Luận văn thạc sĩ nghiên cứu khảo sát hệ truyền động biến tần động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha ở phòng thí nghiệm khoa điện điện tử để điều khiển truyền độn

Luận văn thạc sĩ khảo sát hệ truyền động biến tần động cơ điện không đồng bộ ba pha tại phòng thí nghiệm khoa điện điện tử, tập trung điều khiển truyền động hiệu quả.

• Tác giả: Hoàng Thị Nga
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Quang Lạp
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
• Đề tài: Nghiên Cứu Hệ Truyền Động Biến Tần Cho Động Cơ Điện Không Đồng Bộ Ba Pha Tại Phòng Thí Nghiệm Điện - Điện Tử
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Hệ truyền động biến tần

Hệ truyền động sử dụng biến tần là một công nghệ tiên tiến trong việc điều khiển động cơ điện không đồng bộ ba pha. Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống này trong phòng thí nghiệm điện điện tử. Biến tần giúp điều chỉnh tốc độ và mô-men của động cơ điện, đảm bảo hiệu quả năng lượng cao và độ chính xác trong các ứng dụng công nghiệp.

1.1. Công nghệ biến tần

Công nghệ biến tần là trung tâm của hệ truyền động, cho phép điều khiển linh hoạt động cơ điện không đồng bộ ba pha. Nghiên cứu này sử dụng biến tần để điều chỉnh tần số và điện áp cung cấp cho động cơ, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu tổn thất điện năng. Các thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm đã chứng minh khả năng ứng dụng rộng rãi của công nghệ này trong các hệ thống công nghiệp.

1.2. Ứng dụng động cơ

Ứng dụng động cơ trong hệ truyền động biến tần đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Động cơ điện không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất xi măng nhờ khả năng hoạt động ổn định và hiệu suất cao. Nghiên cứu này tập trung vào việc điều khiển công suất động cơ thông qua biến tần, đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả trong các điều kiện tải khác nhau.

II. Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển là yếu tố quan trọng trong việc vận hành hệ truyền động biến tần. Nghiên cứu này sử dụng các thiết bị điện và mạch điện hiện đại để thiết kế hệ thống điều khiển tự động. Kỹ thuật điện và điện tử công suất được áp dụng để tối ưu hóa quá trình điều khiển, đảm bảo độ chính xác và ổn định của hệ thống.

2.1. Thiết bị điện

Các thiết bị điện như biến tần, động cơ điện, và các cảm biến được sử dụng để xây dựng hệ thống điều khiển. Nghiên cứu này tập trung vào việc tích hợp các thiết bị này vào một hệ thống thống nhất, đảm bảo khả năng điều khiển chính xác và hiệu quả. Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm đã chứng minh tính khả thi của hệ thống này trong các ứng dụng thực tế.

2.2. Kỹ thuật điện

Kỹ thuật điện đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và vận hành hệ thống điều khiển. Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp phân tích và mô phỏng để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống. Các kết quả thí nghiệm cho thấy, việc áp dụng kỹ thuật điện hiện đại giúp cải thiện đáng kể độ chính xác và độ ổn định của hệ thống.

III. Ứng dụng thực tế

Nghiên cứu này không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn tập trung vào các ứng dụng thực tế của hệ truyền động biến tần trong các nhà máy sản xuất xi măng. Cân băng định lượng là một trong những ứng dụng quan trọng, đòi hỏi độ chính xác cao và khả năng điều khiển linh hoạt. Nghiên cứu đã chứng minh rằng, hệ truyền động biến tần có thể đáp ứng các yêu cầu khắt khe của các ứng dụng công nghiệp.

3.1. Cân băng định lượng

Cân băng định lượng là một ứng dụng quan trọng của hệ truyền động biến tần trong các nhà máy sản xuất xi măng. Nghiên cứu này tập trung vào việc điều khiển chính xác lượng nguyên liệu được cung cấp vào dây chuyền sản xuất. Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm đã chứng minh khả năng hoạt động ổn định và hiệu quả của hệ thống này trong các điều kiện tải khác nhau.

3.2. Tối ưu hóa hiệu suất

Tối ưu hóa hiệu suất là mục tiêu chính của nghiên cứu này. Bằng cách sử dụng biến tần và các thiết bị điện hiện đại, nghiên cứu đã đạt được hiệu suất cao trong việc điều khiển động cơ điện không đồng bộ ba pha. Các kết quả thí nghiệm cho thấy, hệ thống này có thể giảm thiểu tổn thất điện năng và cải thiện độ chính xác trong các ứng dụng công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG 1.1 Sơ đồ khối công nghệ sản xuất xi măng lò quay. Các vật liệu dùng để sản xuất xi măng bao gồm: đá vôi, đất sét, pirit và phụ gia. Do vậy quá trình sản xuất xi măng là quá trình xử lý các vật liệu (vận chuyển, đập, nghiền lọc, sấy, chứa trong kho, cân, trộn…) được thể hiện trong sơ đồ khối hình 1.

Đá vôi Máy đập Kho chứa Cân Đá sét Máy đập Kho chứa Kho chứa Cân nguyên liệu Pyrit Kho chứa Két nghiền Cân tổng hợp Phụ gia Kho chứa Két nghiền Cân Than Dầu Nghiền và sấy nguyên liệu thô Nghiền, sấy Sấy Si lô chứa và cấp nguyên liệu thô Lò nung Si lô chứa Làm mát Clinker Đập Clinker Clinker Thạch cao Máy đập Xuất xi măng rời Nghiền Si lô chứa xi măng xi măng Phụ gia Cấp liệu cho máy đóng Hình 1.1 Sơ đồ khối công nghệ sản xuất xi măng lò quay Xuất bao Máy xi măng đóng bao Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.2 Các công đoạn chính trong nhà máy sản xuất xi măng.1 Đập đá vôi và kho chứa nguyên liệu thô a + Đập đá vôi b 1 c 2 4 3 Hình 1.2 Công nghệ đập đá vôi + Kho chứa đá vôi 5 8 9 6 7 10 11 Hình 1.3 Kho chứa đá vôi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 4 + Kho chứa đá sét 12 13 15 14 16 Đá sét Đá sét Pyrit Phụ gia Hình 1.4 Kho chứa đá sét + Kho chứa nguyên liệu tổng hợp 17 Phụ gia Bazan Than Pyrit Thạch cao 18 Clinker Thạch Bazan Than Đá Đá Pyrit Phụ cao vôi sét gia Hình 1.5 Kho chứa nguyên liệu tổng hợp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 5 * Giới thiệu sơ đồ: 1. Băng tải xích 10. Băng tải dài 3. Băng tải chuyển đá sét b.

Máy rải 5 Lọc bụi túi 15 Máy cào 6. Đường ray của máy rải 17. Máy cào để cao thạch cao và bazan 8. Máy cào để cào than, pyrit và phụ gia * Nguyên lý hoạt động: Đá vôi từ xe được đổ vào máy đập đá, đập sơ bộ sau đó được băng tải xích chuyển xuống băng tải (3) và (4) để chuyển vào kho chứa (Hình 1.3) Trong sơ đồ có trang bị máy lọc bụi và quạt gió để lấy gió từ phía ngoài vào.

Đá vôi sau khi đập thô và qua máy lọc bụi túi, được chuyển xuống băng tải (6) và đường ray của máy rải. Tiếp tục đơa vào máy cào và được máy cào cào xuống băng tải dài để chuyển vào két nghiền (Hình 1. Két nghiền cũng được trang bị lọc bụi. Đá sét sau khi đập thô được chuyển xuống băng tải và vào máy rải (14).

Máy cào (15) và máy rải (14) vận chuyển đá sét xuống băng tải phía dưới để chuyển vào kho chứa (Hình 1.4 ) Trong kho chứa nguyên liệu tổng hợp thạch cao và bazan được máy cào (17) cào xuống băng tải để đưa vào khoang chứa trong kho cùng với clinker. Còn sét, pyrit và phụ gia được máy cào (18) cào xuống băng tải để chuyển vào khoang chứa trong kho cùng với đá vôi. Than cũng được vận chuyển vào kho chứa này ở một khoang khác trong kho (Hình 1. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.

Cân phối liệu và nghiền nguyên liệu + Cân phối liệu: Đá vôi Đá sét Pyrit Phụ gia 19 20 21 Các cân băng Hình 1.6 Cân phối liệu 19. Các két chứa phối liệu 20. Băng tải xích 21. Băng tải dài (21) Giai đoạn cân phối liệu là quan trọng nhất trong dây chuyền sản xuất xi măng.

Với bốn loại phối liệu khác nhau chứa ở các két chứa khác nhau trong kho chứa nguyên liệu tổng hợp. Sét và pyrit được máy cào vận chuyển xuống cân băng còn đá vôi và phụ gia thì được chuyển trực tiếp xuống cân băng. Có bốn cân băng giống nhau để cân bốn loại phối liệu trên. Sau khi cân thì các phối liệu được đổ chung xuống băng tải dài (21) để vận chuyển xuống gầu nâng chuẩn bị cho quá trình nghiền nguyên liệu thô.

Bên cạnh các két chứa và các băng tải đều được trang bị đầy đủ các hệ thống lọc bụi túi có kèm theo quạt gió (Hình 1. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 7 + Nghiền nguyên liệu thô: 33 36 34 28 35 31 25 32 23 24 22 27 29 26 30 Hình 1.7 Công nghệ nghiền nguyên liệu 22. Bơm dầu thủy lực 31.Ống dẫn bột liệu 24. Máy nghiền phân ly 32.

Silô chứa bột liệu 25. Động cơ chạy máy nghiền phân ly 33. Cửa phân phối liệu Các phối liệu được cân và vận chuyển bằng gầu nâng (22) để chuyển vào máy nghiền phân ly. Sau khi nghiền nếu như nguyên liệu đã đủ độ mịn thì được vận chuyển vào két chứa, còn nguyên liệu chưa đủ độ mịn thì được vận chuyển qua băng tải (26) để quay lại gầu nâng và trở lại máy nghiền để nghiền lại.

Vận chuyển nguyên liệu từ két chứa bằng ống khí động qua cửa cấp phối liệu (29) để tiếp tục chuyển xuống gầu nâng (30) đưa lên ống dẫn bột liệu (31) và chuyển vào silô chứa (32) (Hình 1.7) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www. Lò và lọc bụi + Chứa liệu và cấp liệu thô cho lò 41 32 37 42 38 39 Hình 1.8 Si lô chứa liệu và cấp liệu cho lò + Tháp tiền nung và lò nung 37. Hệ thống silô chứa và cấp bột liệu. Ống dẫn bột liệu được rút ra từ silô.

Van chia liệu. Hệ thống gầu nâng. Ống khí dẫn bột liệu từ gầu nâng đổ vào. Hệ thống tháp 5 tầng để nung sơ bộ.

Ống dẫn khí nóng. Phễu chứa bột liệu sau khi được sấy. Vòi phun than và dầu đốt. Bộ phận làm mát Clinker.

Từ xilô chứa bột liệu hệ thống cấp bột liệu (37) chuyển bột liệu xuống ống dẫn (38) và đưa vào van chia liệu. Tại đây van chia liệu một phần bột liệu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 9 được chuyển vào gầu nâng đên ống dẫn khí (41), còn một phần thì được chuyển đến quay lại xilô chứa liệu qua đường ống dẫn khí có quạt gió. Bột liệu từ gầu nâng chuyển qua ống dẫn (41) sau đó đổ vào hệ thống tháp 5 tầng, đây là hệ thống tháp tiền nung (khu vực lò quay) (Hình 1. Tháp tiền nung gồm 5 tầng, bột liệu được vận chuyển từ trên xuống dưới theo chiều của tháp.

Còn khí nóng của than và dầu thì được vận chuyển ngược lại theo chiều đi lên của tháp bằng ống dẫn khí nóng (43) để sấy bột liệu thô. Bột liệu sau khi sấy thì chuyển xuống phễu chứa (44). Từ phễu thì bột liệu được chuyển vào lò nung. Phần lớn khí nóng của than và dầu đốt được phun vào lò nung bằng vòi phun (46).

Sau khi nung xong thì nguyên liệu đầu ra của lò nung được gọi là Clinker và được chuyển vào bộ phận làm mát (47) (Hình 1. Băng tải xích 49. Hệ thống quạt gió làm mát 54. Băng tải dài (51) 55.

Quạt gió cho máy lọc bụi (54) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www. Bộ phận làm mát Clinker Sau khi nung thì Clinker được chuyển vào phễu rót (48) để chuyển vào giàn làm mát (49). Tại đây giàn làm mát được trang bị hệ thống gồm nhiều các quạt gió để thổi mát Clinker. Và phần khí nóng được chuyển qua đường ống dẫn khác trở lại lò nung.

Khi Clinker làm mát song thì được rót xuống băng tải dài (51), băng tải này được trang bị hệ thống lọc bụi bằng máy lọc bụi túi (53). Clinker sau khi lọc được đổ xuống băng tải xích (52) (Hình 1. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www. Nghiền than Hình 1.

Hệ thống nghiền than 56. Ống dẫn than 61. Két chứa than nghiền 57. Két chứa than 63.

Silô chứa than 59. Ống dẫn than đã nghiền 65. Máy bơm than và dầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 12 Than từ ống dẫn than (56) chuyển xuống băng tải (57), từ băng tải này than được rót vào hai két chứa than (58). Hệ thống băng tải phía dưới sẽ chuyển than vào máy nghiền than (59).

Sau khi than nghiền song thì được vận chuyển theo đường ống (60) để đưa vào két chứa bột than (61). Hệ thống băng tải tiếp theo sẽ chuyển than vào hai silô chứa. Bên cạnh đó là hệ thống bơm dầu (64) thực hiện qua trình bơm dầu vào chộn với than để vòi phun dầu và than (46). Tại đây dầu và than vừa đốt vừa được phun vào lò nung ở trên.

Nghiền xi măng Hình 1. Cân phối liệu cho xi măng 66. Hệ thống cân băng. Hệ thống băng tải vận chuyển phối liệu xi măng (67).

Clinker sau khi được làm mát thì cùng với bazan và thạch cao mỗi phối liệu được đựng trong một silô chứa. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 13 Để đảm bảo tỷ lệ các phối liệu thì ở đây hệ thống cân phối liệu cho xi măng được trang bị (66) để cân phối liệu. Phối liệu sau khi cân được đổ chung vào hệ thống băng tải (67) để chuyển vào hệ thống máy nghiền. - Nghiền xi măng Hình 1.

Hệ thống nghiền xi măng 68. Băng tải vận chuyển phối liệu. Ống dẫn phối liệu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.

Ống dẫn xi măng vào xi lô Phối liệu của xi măng được vận chuyển vào đường ống (69) nhờ băng tải (68). Đường ống này một phần đưa phối liệu vào thẳng máy nghiền bi (72), như vậy thì hiệu quả và độ mịn của xi măng kém hơn. Còn phần lớn là chuyển xuống máy nghiền sơ bộ (70), sau đó qua gầu nâng (71) chuyển lên đổ xuống máy nghiền bi. Bột liệu từ máy nghiền bị chuyển lên máy phân ly (73), tại đây máy phân ly sẽ chia bột liệu làm hai thành phần.

Phần đủ độ mịn thì được chuyển lên két chứa (74), còn phần không đạt độ mịn thì được chuyển ngược lại máy nghiền bi. Từ két chứa lúc này xi măng được đổ xuống băng tải (75) và chuyển đến gầu nâng (76) để dẫn tới xilô chứa xi măng.12) - Xilô xi măng: I. Xilô 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www. Xilô chứa xi măng Xi măng từ gầu nâng vận chuyển đến các xilô bằng hai đường ống.

Xilô chứa gồm 4 xilô con đặt song song với nhau để chứa xi măng rời.13) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www. Đóng bao và xuất xi măng Hình 1. Xuất xi măng rời - Xuất xi măng rời 78. Máng khí động 80.

Hệ thống xuất xi măng rời Xi măng từ đáy các silô nhờ quạt gió đẩy vào máng khí động để chuyển xi măng rời ra thiết bị chuyên chở (Hình 1.14 ) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.