Chương 1 Giới thiệu tổng quan đề tài 1. 1 Tìm hiểu cơ bản về nguyên lý của biến tần Về nguyên tắc cơ bản thì biến tần là thiết bị có khả năng chuyển đổi điện áp và tần số thích hợp để điều khiển tốc độ động cơ 3 pha trong dải tần số giới hạn của cả biến tần và motor Lưu ý biến tần chỉ có thể sử dụng cho motor 3 pha, nếu dùng cho những thiết bị khác có thể gây cháy nổ cả thiết bị lẫn biến tần. Thường thì ngõ ra của một số dòng biến tần hiện nay có tần số lên tới cả 1000hz, chính vì vậy có thể tạo ra tốc độ rất cao cho motor được điều khiển. Biến tần được sử dụng trong rất nhiều loại máy móc khác nhau như băng tải, máy nén khí, cầu trục, máy in ống đồng với mục đích chính là tạo ra tốc độ cần thiết cho tốc độ của động cơ 3 pha.1: Một số loại biến tần của hãng Yaskawa GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 6 of 48 Trong thực tế đã có ví dụ về một nhà máy, vì muốn tăng năng suất đã đồng loạt mua biến tần về gắn cho động cơ tăng tần số lên từ 80hz-90hz để chạy.
Năng suất nhà máy tăng lên từ 10-20% so với lúc chưa gắn biến tần, tuy nhiên sau 1-2 năm thì động cơ có gắn biến tần để tăng tốc dần dần bị hư hỏng rất nhiều. Khi so sánh giữa phần năng suất tăng thêm và chi phí cho việc gắn biến tần cũng như thay thế motor hỏng thì tính ra vẫn không có lợi nhiều. Chính vì vậy cần tính toán thật kỹ trước khi ra quyết định mua biến tần để tăng tốc độ cho động cơ 3 pha.2: Các bộ phận chính và cơ bản của một hệ thống sử dụng biến tần GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 7 of 48 Chương 2 Giới thiệu thiết bị 2. 1 Biến tần: Dòng biến tần CIMR-J7AA20P2 Thông số kỹ thuật Biến tần Yaskawa V1000: + Nguồn cấp: 1 Phase 200V, 3 Phase 200V, 3 Phase 400V + Tần số: 50÷60Hz + Công suất:0.1÷15Kw + Chức năng vận hành: Điều khiển đa tốc độ, Điều khiển AVR, PID, tự động reset khi có lỗi.
+ Tự động dò chức năng, kết nối truyền thông RS 485. + Bảo vệ quá áp, sụt áp, quá tải, nhiệt độ quá cao, lỗi CPU, lỗi bộ nhớ, chạm mát đầu ra khi cấp nguồn. + Tiêu chuẩn bảo vệ: IP 20 Thiết bị mở rộng: + Mạch kết nối profibus-DP, Lonwork, Mechatrolink, CANopen, CC-Link, DeviceNet. + Lọc xoay chiều đầu vào, lọc 1 chiều, màn hình kéo dài LCD.
Thông số kỹ thuật Biến tần Yaskawa V1000: + Nguồn cấp: 1 Phase 200V, 3 Phase 200V, 3 Phase 400V + Tần số: 50÷60Hz + Công suất:0.1÷15Kw + Chức năng vận hành: Điều khiển đa tốc độ, Điều khiển AVR, PID, tự động reset khi có lỗi. + Tự động dò chức năng, kết nối truyền thông RS 485. + Bảo vệ quá áp, sụt áp, quá tải, nhiệt độ quá cao, lỗi CPU, lỗi bộ nhớ, chạm mát đầu ra khi cấp nguồn. + Tiêu chuẩn bảo vệ: IP 20 Thiết bị mở rộng: + Mạch kết nối profibus-DP, Lonwork, Mechatrolink, CANopen, CC-Link, DeviceNet.
+ Lọc xoay chiều đầu vào, lọc 1 chiều, màn hình kéo dài LCD. GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 8 of 48 Hình 2.1: Biến tần FVR-C11 hãng Fuji-Electric 2. 1 Nút nhấn chạy cấp 1 , 2 ,3 và stop Đặc điểm - Nút nhấn chuyển mạch sử dụng trong các mạch điều khiển công nghiệp của AC 50Hz hoặc 60Hz, Loại nhấn đề (Nhấn - Nhả) Dải Điện áp: AC 50Hz/60Hz, AC380V/DC220V Tiêu chuẩn: IP40 Tiêu chuẩn: IEC/EN60947-5-1 Hình 2.2 Nút nhấn khẩn cấp LA38/203 GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 9 of 48 Thông số kỹ thuật Nút nhấn Công nghiệp LA38 nhấn nhả phi 22 Mã sản phẩm: Nút nhấn công nghiệp LA38 Nhấn nhả Phi 22 Điện áp tải Max: 440V Dòng điện tải max: 10A Màu sắc: Đỏ. Kích thước: 66x 36x 29mm GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 10 of 48 2.
2 Công tắc xoay 2 và 3 vị trí IDEC: Hình 2.3: Công tắc xoay Idec YW1S-3E20 Công tắc 2, 3 vị trí IDEC dòng YW1S thiết kế nhỏ gọn, tiết kiệm không gian, độ dày của tiếp điểm là 10 mm. Khối tiếp điểm phụ có thể tháo rời và lắp đặt dễ dàng. GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 11 of 48 Ứng dụng của Công tắc 2, 3 vị trí IDEC YW1S series: Dùng để đóng, ngắt mạch điện từ xa.4: Sơ đồ chọn mã công tắc 2 vị trí IDEC YW1S series Hình 2.5: Kích thước công tắc IDEC YW1S GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 12 of 48 2. Biến trở là gì? Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn.
Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện. Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,. Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau: Hình 2.6: Hình ảnh biến trở 2. Cấu tạo của biến trở Nhìn từ bên ngoài, chúng ta dễ dàng nhận thấy biến trở có cấu tạo gồm 3 bộ phận chính: - Cuộn dây được làm bằng hợp kim có điện trở suất lớn - Con chạy/chân chạy.
Cho khả năng chạy dọc cuộn dây để làm thay đổi giá trị trở kháng. - Chân ngõ ra gồm có 3 chân (3 cực). Trong số ba cực này, có hai cực được cố định ở đầu của điện trở. Các cực này được làm bằng kim loại.
Cực còn lại là một cực di chuyển và thường được gọi là cần gạt. Vị trí của cần gạt này trên dải điện trở sẽ quyết định giá trị của biến trở. GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 13 of 48 Hình 2.7: Cấu tạo biến trở Các vật liệu có trở kháng là nguyên vật liệu chính được sử dụng để tạo ra những chiếc biến trở, cụ thể như sau. Carbon hay còn được gọi là biến trở than: Đây là vật liệu phổ biến nhất cấu thành từ những hạt carbon.
Chi phí rẻ nên được sản xuất với số lượng lớn tuy nhiên độ chính xác không cao. Dây cuốn: Loại dây này thường sử dụng dây Nichrome với độ cách điện cao. Do đó mà chúng được sử dụng trong các ứng dụng công suất cao đòi hỏi độ chính xác. Tuy nhiên độ phân giải của nhiên liệu này chưa thực sự tốt.
Nhựa dẫn điện: Thường bắt gặp trong các ứng dụng âm thanh cao cấp. Tuy nhiên chi phí cao khiến chúng bị hạn chế. Cermet: Đây là loại vật liệu rất ổn định. Tuy nhiên tuổi thọ của chúng không cao và giá thành lớn.
GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 14 of 48 2. 1 Đèn báo: Dùng loại đèn báo chịu được điện thế 220 ~ 230 VAC từ đầu ra Hình 2.7: Các loại đèn báo 220 VDC/AC dễ tìm thấy ở các cửa hàng điện tử Thông số kỹ thuật Loại : AD16-22DS Điện áp: 220V Ánh sáng: LED Màu sắc: Xanh lá, đỏ Đường kính lỗ lắp đặt: 22mm Đường kính đèn báo: 28.3mm Tổng chiều dài 50.3mm Tuổi thọ: 30.00 GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 15 of 48 2. 2 Động cơ: Chức năng chính trong mô hình: Động cơ AC 2IJ3GA-C2 được sử dụng để làm băng tải trong mô hình đồ án. Động cơ DC: GF2G10 Hình Giới thiệu thiết bị.1: Động cơ AC GF2G10 Hãng sản suất: Oriental Motor Xuất xứ: Nhật Bản Thông số: 3000rpm, 20W Một số loại động cơ dc thông dụng: Hình Giới thiệu thiết bị.2:Một số động cơ thông dụng Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Loại động cơ được sử dụng trong mô hình là động cơ một chiều không chổi than, mặc dù có tên là “một chiều không chổi than” nhưng nó thuộc nhóm động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chứ không phải là động cơ một chiều.
Ta sẽ nói lý do tại sao nó có tên như vậy ở phần sau. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là nhóm động cơ xoay chiều đồng bộ (tức là rotor quay cùng tốc độ với từ trường quay) có phần cảm là nam châm vĩnh cửu. Dựa vào dạng sóng sức phản điện động stator của động cơ mà trong nhóm này ta có thể chia thành 2 loại: Động cơ (sóng) hình sin GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 16 of 48 Động cơ (sóng) hình thang 2. 3 Dây cáp điện Cadivi Dựa theo catalog của biến tần, chúng em tính được loại dây điện phù hợp với biến tầng cũng như đáp ứng được sự biến thiên của dòng áp và điện thế cũng như tần số chạy qua trên dây dẫn Dây cấp nguồn đầu vào biến tần Hình 2.18: Dây Cadivi màu xanh tiết diện 1.5 mm2 Hãng: Cadivi Mã: CV 1.5 Màu: đỏ Tiết diện: 1.
4 Vỏ tủ điện: GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 17 of 48 GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 18 of 48 Hình 2.20: Mặt trước vỏ tủ điện GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 19 of 48 2. 5 Thông số kỹ thuật của vỏ tủ: Chất liệu: nhựa - Màu sắc: màu kem Cánh cửa: cửa nổi Khóa tủ: khóa tròn chìa rời Đế bên trong: đế kim loại Kích thước (cm) (Dài x Rộng x Cao): 30 x 40 x 20 Chức năng: Bảo vệ các thiết bị điện bên trong hoạt động một cách tốt nhất, vỏ tủ điện nhựa có thể chống nước, sử dụng được trong nhà và ngoài trời, đảm bảo an toàn đến người sử dụng GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 20 of 48 Hình 2.21: Tủ có khoá, an toàn khi để trong nhà GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 21 of 48 Chương 3 Thiết kế thi công 3. 1 Tính chọn thiết bị 3. 1 Mạch động lực: Biến tần: Động cơ hãng TTT 0,2kW: Pbiến tần = 1.2 * Pdđ động cơ TTT = 1.24 kW Chọn biến tần có công suất >= 0.24kW điều kiện biến tần chạy động cơ được chọn Mã sản phẩm được chọn: Hãng: Oriental Motor Mã: AC GF2G10 Pn = 0.25 Hp) I1 = 2A U1 = 200…240V 1Phase f1 = 50-60Hz I2 = 4A U2 = 200…240V 3Phase f2 = 0…120 Hz Tuy nhiên việc sử dụng biến tần nhỏ chạy cho motor lớn chỉ áp dụng đối với trường hợp bắt buộc do không có giải pháp nào khác, bởi vì khi dùng như thế thì độ bền của biến tần sẽ không cao Do vậy thiết bị sẽ bị nóng trong quá trình hoạt động dẫn tới việc nhanh hư hỏng các thiết bị GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 22 of 48 Hình 3.2: Biến tần j7 CIMR-J7AA20P2 GVHD: Huỳnh Phát Huy Page 23 of 48 3.