Đề tài Hệ truyền động điện dùng biến tần – động cơ xoay chiều của công ty giấy Đức Dương

iấy được hình thành, sau đó đưa sang lô ép chân không số 1, ở lô ép 1 giấy được làm khô 10 – 20 % sau đó được đưa tới lô ép số 2 ở lô ép 2 tờ giấy tiếp tục được làm khô 10 -20 % rồi tiếp tục chuyển tới lô ép 3 và được làm khô 10 – 20 % . Khi dời khỏi bộ phận ép giấy được đưa tới bộ phận sấy ( 10 quả lô ) tại lô sấy giấy được cung cấp một lượng hơi có nhiệt độ hơi 40 – 90 0C, sau khi qua lô sấy giấy đã được sấy khô đến 90 - 95 % và được đưa sang máy cuộn lại. Kết thúc quá trình Xeo giấy. 21 CHƢƠNG 2 : HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN DÙNG BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU 2.1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 2.1.1. Cấu tạo động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ gồm hai phần chính : Phần tĩnh và phần quay 2 1 1- Quạt làm mát 4 2- Hộp đấu dây 3 3-Vỏ máy 4- Stato 5 5-Chân đế lắp cố định 6-Rôto 6 Hình 2.1. Động cơ không đồng bộ Roto dây quấn 1. Phần tĩnh Gồm lõi thép, dây quấn và vỏ máy: a. Lõi thép Stato: Do nhiều lá thép kĩ thuật điện đã dập sẵn, ghép cách điện với nhau chiều dày các lá thép thường từ 0.35 mm đến 0.5mm phía trong có các rãnh đặt dây quấn. Mỗi lá thép kĩ thuật được sơn cách điện với nhau để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây lên. Nếu lá thép ngắn thì có thể ghép lại thành một khối. Nếu lá thép quá dài thì ghép lại thành các thếp, mỗi thếp dài từ 6 cm đến 8 cm, cách nhau 1 cm để thông gió 22 stato a) b) c) Hình 2.2. a) mặt cắt ngang Stato , b ) Lá thép kĩ thuật điện , c ) Stato động cơ b. Dây quấn: Được đặt trong lõi các rãnh của lõi thép, xung quanh dây quấn có bọc lớp cách điện để cách điện với lõi thép. Với động cơ không đồng bộ ba pha các pha dây quấn đặt cách nhau 1200 điện c. Vỏ máy: Để bảo vệ và giữ chặt lõi thép stato, và không dùng để dẫn từ. Vỏ máy làm bằng nhôm (máy nhỏ) hoặc bằng gang, thép đối với (máy lớn). Vỏ máy có chân đế cố định máy trên bệ, hai đầu có nắp máy để đỡ trục rôto và bảo vệ dây quấn 2. Phần quay Gồm lõi thép, trục và dây quấn a. Lõi thép roto: Cũng gồm các lá thép kĩ thuật điện ghép lại giống ở stato. Lõi thép được ép trực tiếp lên trục, bên ngoài có sẻ rãnh để đặt dây quấn b. Trục máy: Được làm bằng thép, có gắn lõi thép rôto. Trục được đỡ trên lắp máy nhờ ổ lăn hay ổ trượt c. Dây quấn: Tuỳ theo động cơ không đồng bộ mà ta chia ra rôto dây quấn hay rôto lồng sóc:  Rô to dây quấn: Rôto dây quấn có kiểu giống như dây quấn stato và có số cực bằng số cực ở stato. Thông qua chổi than có thể đưa điện trở phụ vào mạch rôto, có tác dụng cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ, hệ số công suất được thay đổi .  Rô to lồng sóc: Kết cấu rất khác với dây quấn stato các dây quấn là 23 các thanh đồng hay thanh nhôm đặt trên các rãnh lõi thép rôto. Hai đầu các thanh dẫn nối với các vòng đồng hay nhôm gọi là vòng ngắn mạch ( hình 2.3 ) Hình 2.3. Rô to kiểu lồng sóc 3. Khe hở Giữa phần tĩnh và phần quay là khe hở không khí, khe hở rất ít thường là (0,2 mm đến 1mm), do rôto là khối tròn nên rôto rất đều. Mạch từ động cơ không đồng bộ khép kín từ stato sang rôto qua khe hở không khí. Khe hở không khí càng lớn thì dòng từ hoá gây ra từ thông cho máy càng lớn hệ số công suất càng lớn . Như vậy với cấu tạo đơn giản, được đấu trực tiếp vào lưới điện 3 pha, giá thành rẻ nên động cơ không đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong các hệ thống hiện nay. Với cấu tạo đơn giản nên rất thuận tiện trong việc sửa chữa, bảo dưỡng và lắp ráp sau này. 2.1.2. Các phƣơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ Trong công nghiệp những phương án thường sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ: - Điều chỉnh điện trở mạch rôto - Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ - Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ không đồng bộ . a, Điều chỉnh điện trở mạch Roto Có thể điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto bằng bộ biến đổi xung tristo, ta sẽ khảo sát việc điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng các van bán dẫn . 24 Ưu điểm: dễ tự động việc điều chỉnh Điện trở trong mạch rôto động cơ không đồng bộ [ Tr287 – tài liệu 1 ]: Rr = Rrd + Rf. ( 2.1 ) Trong đó : Rrd : điện trở dây quấn rôto . Rf :điện trở ngoài mắc thêm vào mạch rôto . Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rôto thì mômen tới hạn của động cơ không thay đổi và độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở. Nếu coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha, tức là đoạn có độ trượt từ s = 0 đến s = sth là thẳng khi điều chỉnh điện trở ta có thể viết [ Tr 288- tài liệu 1 ]: s = si R R rd r , M = const , ( 2.2 ) s : độ trượt khi điện trở mạch rôto là Rf . si : độ trượt khi điện trở mạch rôto là Rrd . Mặt khác ta có [ Tr 288 – tài liệu 1 ]: M = s RI rr 1 2 3 ( 2.3 ) biểu thức tính mômen : M = s RI i rdr 1 2 3 ( 2.4 ) Nếu giữ dòng điện không đổi thì mômen cũng không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Vì thế mà có thể ứng dụng phương pháp điều chỉnh điện trở mạch rôto cho truyền động có mômen tải không đổi . 25 a) b) c) Hình 2.4. a) Điều chỉnh xung điện trở rôto sơ đồ nguyên lý b) phương pháp điều chỉnh c) Các đặc tính Trên (hình 2.4a) trình bày sơ đồ nguyên lý điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng phương pháp xung. Điện áp Ur được chỉnh lưu bởi cầu điôt CL ( chỉnh lưu), qua điện kháng lọc L được cấp vào mạch điều chỉnh gồm điện trở R0 nối song song với khoá bán dẫn T1. Khoá T1 sẽ được đóng ngắt 26 một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị trung bình của điện trở toàn mạch [ Tr289 – tài liệu 1 ]. Thời gian ngắt: tn = T – tđ . ( 2.5 ) Nếu điều chỉnh trơn tỷ số giữa thời gian đóng tđ và thời gian ngắt tn ta điều chỉnh trơn được giá trị điện trở trong mạch rôto [ Tr 289 – tài liệu 1 ]. Re = R0 tt t nd d + R0 T td = R0 (2.6 ) Điện trở tương đương Re trong mạch một chiều được tính đổi về mạch xoay chiều ba pha ở rôto theo quy tắc bảo toàn công suất. Tổn hao trong mạch rôto nối theo sơ đồ trên là [ Tr 290 – tài liệu 1]: P = Td 2 (2Rrd + Re ) ( 2.7 ) và tổn hao khi mạch rôto nối theo sơ đồ trên là [ Tr 290 – tài liệu 1 ]: P = 3Ir 2 (Rrd + Rf ) ( 2.8 ) Cơ sở để tính đổi tổn hao công suất như nhau nên [ Tr 290 – tài liệu 1]: 3I 2 (Rrd + Rf ) = Id 2 (2Rrd + Re ) ( 2.9 ) với sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha thì Id 2 = 1,5Ir 2 nên [ Tr 290 – tài liệu 1]: Rf = 2 1 Re = 2 0R ( 2.10 ) Để mở rộng phạm vi điều chỉnh mômen có thể mắc nối tiếp với điện trở R0 một tụ điện dung đủ lớn. Việc xây dựng các mạch phản hồi điều chỉnh tốc độ và dòng điện rôto được tiến hành tương tự như hệ điều chỉnh điện áp. b, Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ ( dùng bộ biến đổi Tristo ) Mômen động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phương điện áp stato, do đó có thể điều chỉnh được mômen và tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số. 27 a) b) Hình 2.5. Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ a) sơ đồ khối nguyên lý . b) đặc tính cơ điều chỉnh . Để điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ ba pha phải dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều. Nếu coi điện áp xoay chiều là nguồn áp lý tưởng (Zb = 0 ) thì căn cứ vào biểu thức mômen tới hạn, có quan hệ sau[ Tr 283 – tài liệu 1 ]: 2 . U U M M dm b th uth , hay Mth * = ub *2 ( 2.11 ) Công thức trên đúng với mọi giá trị điện áp và mômen . Nếu tốc độ quay của động cơ là không đổi [ Tr 283 – tài liệu 1 ]: Mth * = ub *2 , = const , M M M gh u u ( 2.12 ) Trong đó : Uđm : điện áp định mức của động cơ . ub : điện áp đầu ra của điện áp xoay chiều . 28 Mth : mômen tới hạn khi điện áp là định mức . Mu : mômen động cơ ứng với điện áp điều chỉnh . Mth : mômen khi điện áp là định mức , điện trở phụ Rf . Vì giá trị độ trượt tới hạn sth của đặc tính cơ tự nhiên là nhỏ, nên nói chung không áp dụng điều chỉnh điện áp cho động cơ rôt lồng sóc. Khi điều chỉnh điện áp cho động cơ rôto dây quấn cần nối thêm diện trở phụ vào mạch rôto để mở rộng dải điều chỉnh tốc độ và momen. Trên hình vẽ 2.5b ta thấy, tốc độ động cơ được điều chỉnh bằng cách giảm độ cứng đặc tính cơ, trong khi đó tốc độ không tải lý tưởng của mọi đặc tính như nhau và bằng tốc độ từ trường quay.Tổn thất khi điều chỉnh là [ Tr 284- tài liệu 1]: Pr = Mc 1 - = Pcơ s s 1 ( 2.13 ) Nếu đặc tính cơ của phụ tải có dạng gần đúng [ Tr 284 – tài liệu 1 ]: Mc = Mcđm x dm = Mcđm x 1 ( 2.14 ) Thì tổn thất trong mạch rôto khi điều chỉnh điện áp là [ Tr 284 – tài liệu 1 ]: Pr = Mcđm x 1 . 1( 1 - 1 ) ( 2.15 ) Tổn thất là cực đại khi = 0 [ Tr 284- tài liệu 1 ]: Prmax = Mcđm. = Pđm. ( 2.16 ) Như vậy tổn thất tương đối trong mạch là [ Tr 284 – tài liệu 1 ]: 1 Pr = x 1 . ( 1 - 1 ) ( 2.17 ) Pr * = ( * ) X .(1 - * ). ( 2.18 ) Quan hệ này được mô tả bởi đồ thị dưới ứng với từng loại phụ tải cơ có tính chất khác nhau . 29 Hình 2.6. Sự phụ thuộc giữa rôto và tốc độ điều chỉnh c, Điều chỉnh tần số nguồn cấp Luật điều chỉnh tần số điện áp theo khả năng quá tải. Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông, dòng điệncủa động cơ thay đổi, để đảm bảo một số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm động cơ bị quá dòng cần phải điều chỉnh cả điện áp. Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả năng quá tải về mômen là không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ. Mômen cực đại mà động cơ sinh ra được chính là mômen tới hạn Mth, khả năng quá tải về mômen được quy định bằng hệ số quá tải mômen M: M = M M th ( 2.19 ) Mth : moment tới hạn M : hệ số quá tải moment Hình 2.7 . Xác định khả năng quá tải về mômen 30 Nếu bỏ qua điện trở của dây cuốn stato Rs = 0 thì từ [ Tr 294 – tài liệu 1 ] M = sF RLU s rms 2 2 2 0 2 1 ( 2.20 ) Mth = LL LU rS ms 2 2 2 0 2 2 = K( 0 U s )2 . (2.21) Điều kiện để giữ hệ số quá tải không đổi là: M = M M th = M M dm thdm (2.22) Thay (2.21 ) vào (2.22 ) và rút gọn ta được [ Tr 295 – tài liệu 1 ]: 0 U s = dm sdmU 0 M M thdm ( 2.23 ) Đặc tính cơ gần đúng của các máy sản xuất ( phụ tải ) có thể viết như sau [Tr 295- tài liệu 1 ]: Mc = Mđm x dm0 0 ( 2.24 ) Từ (2.22) và (2.24) rút ra được luật điều chỉnh tần số điện áp để có hệ số quá tải về mômen là không đổi [ Tr 295- tài liệu 1 ]: U U sdm s = 2 1 0 0 x dm = 2 1 x sdm s f f với x = 0 ; 1 ; 2 ( 2.25 ) Như vậy, muốn điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số ta phải có một bộ nguồn xoay chiều có thể điều chỉnh điện áp đồng thời theo quy luật sau: const f U 1 1 ; const f U 2 1 1 ; const f U 1 2 1 ( 2.26 ) Như vậy với các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ nêu trên, viêc ứng dụng các phương pháp đó vào các dây chuyền sản xuất công nghiệp là hoàn toàn phụ thuộc vào yêu cầu phụ tải: 31  Đối với dây chuyền sản xuất các vật liệu thay đổi hoặc bề dày vật liệu thay đổi dẫn đến yêu cầu thay đổi tốc độ làm việc  Một số dây chuyền yêu cầu chất lượng sản phẩm cao như độ đồng đều vật liệu cao , sai số ít như công nghệ Xeo giấy thì hệ truyền đông phải đảm bảo có độ chính xác điều chỉnh cao .  Một số vật liệu sản xuất trong dây chuyền liên tục có yêu cầu về chủng loại , tính chất đặt ra yêu cầu phải giữ sức căng không đổi. Vì vậy yêu cầu phải điều chỉnh cả tốc độ và cả lực kéo . 2.2. CẤU TRÚC VÀ MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN Các bộ biến tần gián tiếp có sơ đồ cấu trúc như hình vẽ 2.8. Bộ biến tần gồm các khâu: chỉnh lưu ( CL ), mạch lọc ( L ) và nghịch lưu độc lập ( NLĐL ). Như vậy, để biến đổi tần số cần thông qua khâu trung gian một chiều, do đó nó có tên là biến tần gián tiếp. Trong biến tần này,điện áp xoay chiều đầu tiên được chuyển thành điện áp một chiều nhờ mạch chỉnh lưu sau đó qua một bộ lọc rồi mới được biến đổi trở lại thành điện áp xoay chiều với tần số f2.Việc biến đổi năng lượng hai lần này làm giảm hiệu suất biến tần. Nhưng bù lại loại biến tần này cho phép thay đổi dễ dàng tần số của f2 không phụ thuộc vào f1 trong một dải rộng cả trên và dưới f1 vì tần số ra chỉ phụ thuộc vào mạch điều khiển Hình 2.8. Sơ đồ cấu trúc bộ biến tần gián tiếp Trong các bộ tần công suất lớn, người ta dùng chỉnh lưu bán điều khiển với chức năng làm nhiệm vụ bảo vệ cho toàn hệ thống khi quá tải . Nghịch lưu độc lập là thiết bị để biến dòng điện một chiều thành dòng 32 điện xoay chiều có tần số cố định hoặc biến thiên Nhược điểm cơ bản của biến tần gián tiếp là hiệu suất thấp ( vì qua hai lần biến đổi ). Công suất cũng như kích thước của bộ biến đổi lớn. Nếu dùng van tiristo vẫn có một số khó khăn nhất định khi giải quyết vấn đề khoá van. 220v ® c u rh t1 ®1 t3 ®3 t5 ®5 ®2 t2 ®6 t6 ®4 t4 t7 ®c Hình 2.9. Sơ đồ mạch lực biến tần có đầu vào 1 pha , đầu ra 3 pha Đ : diot ; Rh : điện trở hãm ; T(1÷7) : tristo; C : Tụ lọc san phẳng 2.2.2. Một số phƣơng pháp điều khiển biến tần Được sử dụng hầu hết trong các biến tần ngày nay. Tốc độ ĐCKĐB tỉ lệ trực tiếp với tần số nguồn cung cấp. Do đó, nếu thay đổi tần số của nguồn cung cấp cho động cơ thì cũng sẽ thay đổi được tốc độ đồng bộ và tương ứng là tốc độ động cơ. Tuy nhiên, nếu chỉ thay đổi tần số mà vẫn giữ nguyên biên độ nguồn áp cấp cho động cơ sẽ làm cho mạch từ của động cơ bị bão hòa. Điều này dẫn đến dòng từ hóa tăng, méo dạng điện áp và dòng điện cung cấp cho động cơ gây ra tổn hao lõi từ, tổn hao đồng trong dây quấn Stato. Ngược lại, nếu từ thông giảm dưới định mức sẽ làm giảm khả năng mang tải của động cơ. a, Phƣơng pháp – Ta có công thức sau : ( 2.27 ) Với : f : tần số làm việc của động cơ 33 fđm : tần số định mức của động cơ Giả sử động cơ hoạt động dưới tần số định mức ( a < 1 ) , Từ thông động cơ được giữ ở giá trị không đổi. Do từ thông của động cơ phụ thuộc vào dòng từ hóa của động cơ, nên từ thông được giữ không đổi khi dòng từ hóa được giữ không đổi tại mọi thời điểm làm việc của động cơ. Ta có phương trình tính dòng từ hóa tại thời điểm làm việc định mức như sau: ( 2.28 ) Lm : điện cảm mạch từ hóa Tại tần số làm việc f : ( 2.29 ) Từ 2 phương trình trên suy ra điều kiện dòng điện từ hóa không đổi: ( 2.30 ) 2.31 ) Như vậy từ thông động cơ được giữ nguyên không đổi khi E/f được giữ không đổi – Trong thực tế, việc giữ từ thông không đổi đòi hỏi mạch điều khiển rất phức tạp. Nếu bỏ qua sụt áp trên điện trở và điện kháng mạch Stato, ta có thể xem như U ≈ E. Khi đó nguyên tắc điều khiển E/f = const thay bằng phương pháp V/f = const . Trong phương pháp V/f, như đã trình bày ở trên thì tỉ số V/f được giữ không đổi và bằng giá trị tỉ số này ở định mức. Khi Moment tải tăng, dòng động cơ tăng làm gia tăng sụt áp trên điện trở Stato dẫn đến E giảm, có nghĩa là từ thông động cơ giảm. Do đó động cơ không hoàn toàn làm việc ở chế độ từ thông không đổi . 34 c, Phƣơng pháp điều rộng xung Để tạo ra một điện áp xoay chiều bằng phương pháp SINPWM, ta sử dụng một tín hiệu xung tam giác tần số cao đem so sánh với một điện áp sin chuẩn có tần số f. Nếu đem xung điều khiển này cấp cho một bộ biến tần một pha thì ngõ ra sẽ thu được một dạng điện áp dạng điều rộng xung có tần số bằng với tần số nguồn sin mẫu và biên độ hài bậc nhất phụ thuộc vào nguồn điện một chiều cung cấp và tỉ số giữa biên độ sóng sin mẫu và sóng mang. Tần số sóng mang phải lớn hơn tần số của sóng sin mẫu. Sau đây là hình vẽ miêu tả nguyên lí của phương pháp điều rộng sin 1 pha : Hình 2.10. Nguyên lí phương pháp điều rộng sin Khi : V control > V tri thì VAO = Vdc / 2 V control < V tri thì VAO = -Vdc / 2 Như vây, để tạo ra nguồn điện 3 pha dạng điều rộng xung, ta cần có nguồn sin 3 pha mẫu và giản đồ điện áp của 3 pha sẽ được biểu diện như hình vẽ sau: 35 Hình 2.11. Sơ đồ dạng điện áp trên các pha Vì vậy, khi giảm tần số nguồn cung cấp cho động cơ nhỏ hơn tần số định mức thường đòi hỏi phải giảm điện áp V cung cấp cho động cơ sao cho từ thông trong khe hở không khí được giữ không đổi. Khi động cơ làm việc với tần số cung cấp lớn hơn tần số định mức, thường giữ điện áp cung cấp không đổi và bằng định mức, do giới hạn về cách điện Stato hoặc điện áp nguồn . . . 36 2.12 z ωmz ωm. ψ sx ) sz ωsi is ( CL ) thông qua s d . Mô hình ABC M TG CL GNP LR UST'F' UST'P' FP T-1 a;ß PI PI PI p GPN ωsi 37 sz ωsi s z sxz . -1 . GF T-1 ? r ? si TN 1 rr m0 ? m is GF-1Tr T mz rr hình 2.13 wm isiszisxz – 38 2.14 đư 2.15 ωr ψr r . M CL FP UST'P' TG T-1 GP UST'B'GPN LR PI PI động làm việc theo nhóm Trong trường hợp nhiều động cơ cùng làm việc, cùng điều chỉnh tốc độ người ta cấp điện cho chúng bằng bộ biến tần có điều chỉnh điện áp ở mạch trung gian. Hình 2.16 là sơ đồ chức năng của hệ thống điều khiển ngoài truyền động điện nhóm cấp điện từ bộ biến tần gián tiếp có điều chỉnh điện áp ở khâu trung gian. 39 Hình 2.16. Sơ đồ chức năng của hệ thống điều khiển ngoài truyền động điện nhóm cấp điện từ bộ biến tần gián tiếp có điều khiển điện áp ở khâu trung gian Hệ thống TĐĐ không đổi chiều quay được điều khiển bởi đặc tính điện áp – tần số. Tần số cho trước fsz xác định tần số công tác của bộ biến tần điện áp có chuyển mạch cưỡng bức các tristo fn . Tần số này quyết định tốc độ quay của động cơ. Căn cứ vào độ chính xác điều chỉnh mà sử dụng cảm biến tốc độ số hay tương tự. Ở các hệ thống dùng cảm biến số, sai số tần số do nhiệt độ giảm xuống còn 0,1%/100C . Hệ thống trên hình 2.16 dùng cảm biến tương tự nên sai số cỡ 0,5%/100C . Tần số cho trước fs được đưa tới bộ biến đổi điện áp – tần số 6, bộ biến đổi này sẽ tạo ra xung hình chữ nhật, xung này được chia ở bộ chia xung 7, được khuếch đại ở khâu 8 và đưa tới các nhóm tirito của bộ biến tần . Bộ điều chỉnh 3 so sánh điện áp cho trước us với điện áp thực tế đo được từ khâu 9, để điều chỉnh giữ cho điện áp ổn định. Tín hiệu ra của bộ điều chỉnh 4 của bộ chỉnh lưu làm nhiệm vụ điều chỉnh điện áp ở mạch trung gian, cũng có nghĩa là điều chỉnh điện áp đưa vào động cơ. Động cơ và biến tần được mắc song song với bộ điều chỉnh điện áp và điều chỉnh dòng điện 5 nhằm bảo vệ động cơ khỏi quá tải. Khi bị quá tải bộ điều chỉnh sẽ hạn chế góc mở của các tirito. Bộ phát hàm số 2 tạo giá trị điện áp us cho thiet bi do u f 6 7 8 2 3 4 1 imax PI PIUs f sf sz id M M M CL NL A B C 40 trước theo hàm tần số fs . Tính chất động của hệ thống khi khởi động được hình thành bởi bộ tích phân hoặc quán tính trong khâu phát 1. Ở các hệ thống truyền động nhóm, khi tần số ra bộ biến đổi không lớn lắm ( 200 Hz ) người ta cũng sử dụng các bộ biến tần có khâu trung gian không điều chỉnh điện áp và bộ biến tần điều chỉnh độ rộng xung . 2.3.3. Sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống điều khiển truyền động điện động cơ không đồng bộ cấp điện từ bộ biến tần nguồn áp Hệ thống không khác nhiều với hệ thống cấp điện từ bộ biến tần nguồn dòng hình 2.12 . Ở bộ biến tần nguồn áp PWM có đại lượng điều khiển là điện áp cho trước usz và tần số ωsu , những đại lượng này đưa tới hệ thống điều khiển HĐK để tạo các trạng thái mở của các van SA, SB , SC (hình 2.17). Nhiệm vụ của người thiết kế hệ thống là phải xác định thành phần isxz của dòng stato và đại lượng điều khiển biến tần: usz và ωsu trên cơ sở của moment cho trước Mz. Có hai phương pháp khác nhau để thiết kế cấu trúc hệ thống điều khiển  Loại thứ nhất là tạo các tín hiệu điều khiển ( usz , ωsu ) từ tín hiệu cho trước ( Mz , ψz ) và gọi là điều khiển điện áp  Loại thứ hai là dùng các bộ điều chỉnh dòng stato lúc này việc thiết kế cấu trúc của hệ thống giống như trường hợp cấp điện từ biến tần dòng điện, nhưng cần chú ý nhận dạng chế độ làm việc của bộ biến tần PWM. Khi bộ chỉnh lưu điện áp lưới có trang bị thêm bộ chỉnh lưu có điều khiển làm việc ở chế độ ngược PS, thì dòng id ở mạch trung gian có thể thay đổi hướng, nên khi hướng của ud không đổi năng lượng vẫn có thể chạy 2 chiều, truyền động làm việc được với hãm trả năng lượng về nguồn . 41 MPT Mô hình ABC HÐK BT C CL PS T-1 iA iB UA UB Hình 2.17. Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động cấp điện từ BBT nguồn áp PWM 2.3.4. Hệ thống truyền động điện có điều khiển ngoài đƣợc cấp điện từ bộ biến tần nguồn áp Trên hình 2.18 biểu diễn một hệ thống truyền động điện cấp từ bộ biến tần gián tiếp nguồn áp. Bộ biến tần gián tiếp gồm bộ chỉnh lưu không điều khiển, làm nhiệm vụ chỉnh lưu điện áp lưới thành điện áp một chiều ud1. Bộ ngắt mạch dòng một chiều PO có diot ngược D biến điện áp một chiều thành điện áp xung điều chỉnh được ud2 . Tụ C trong mạch trung gian giữ vai trò bộ lọc và cách li 2 bộ biến đổi PO và NL. Bộ nghịch lưu NL làm nhiệm vụ biến điện áp một chiều thành xoay chiều cấp cho tải. Trong cuộn dây stato sẽ có dòng xoay chiều 3 pha chay qua hệ thống, dòng 3 pha này tạo ra từ trường quay. Tốc độ quay đồng bộ ( cũng là tốc độ quay của các cơ cấu tải mà động cơ lai ) tỉ lệ với tần số của bộ biến tần fs . Ở chế độ động cơ điện áp us1 , us2 có chiều ngược nhau. Dòng id2 tỉ lệ với thành phần tác dụng dòng stato . Bộ tích phân 1 giới hạn sự thay đổi đại lượng cho trước. Khâu 2 xác định biên độ và hướng (L/P) của điện áp cho trước trong mạch trung gian ud2 . Bộ điều chỉnh 3 so sánh udz2 với ud2 rồi điều khiển hệ thống mở tiristo 4 ngắt 42 PO sao cho ud2 ở mạch trung gian giữ ở mức đã cho. Bộ phát chức năng 5, bộ biến đổi 6 và bộ chia xung 7 ( bộ đếm vòng ) điều khiển giá trị udz2 bằng tần số đồng bộ của bộ biến tần điện áp fn , sao cho từ thông của máy không đổi và không phụ thuộc vào tải. Khi tần số nhỏ hơn 3 Hz thì việc đo chính xác điện áp gặp nhiều khó khăn, nên trong phạm vi này người ta chỉ cho trước một giá trị điện áp tương đối nhỏ, cho phép khởi động máy. Thay đổi tốc độ quay được thực hiện bằng thay đổi điện áp trong mạch trung gian theo tần số stato fs . Dấu của tín hiệu L/P sẽ quyết định bộ đếm 7 sẽ tạo nên hệ thống tín hiệu 3 pha làm cho đối tượng quay trái hoặc quay phải, như vậy động cơ có thể làm việc theo 2 chiều. Khi bị quá tải ( tức là khi dòng trong khâu trung gian đạt giá trị imax ) thì điện áp và tần số được giảm dưới tác dụng của bộ điều chỉnh 8 ( giới hạn dòng ). Quá trình điều chỉnh điện áp và tần số kéo dài cho tới khi động cơ đạy được chế độ ổn định mới nằm trong phạm vi cho phép của is và tốc độ của động cơ trở lại giá trị cho trước. Dòng ismax đươc chọn sao cho quá trình tải xảy ra ngắn mạch ( khoảng 5 – 10s ) với giá trị dòng (1,1- 2 )iđm . Khi tải thay đổi trong phạm vi nhỏ hơn dòng định mức có thể khử được quá trình thay đổi tốc độ động cơ bằng thay đổi thích hợp tần số của khâu khử độ trượt 9. Hệ thống chỉ làm việc ở góc phần tư thứ nhất và thứ ba của hệ tọa độ ( động cơ quay thuận và quay ngược ). Trong hệ thống này không có chế độ hãm trả năng lượng về nguồn. 43 CL PO D1 2 8 9 3 4 NL M L/P 5 6 7 Rn Hình 2.18. Hệ thống truyền động điện có điều khiển ngoài được cấp điện từ bộ biến tần nguồn áp 2.4 . BIẾN TẦN SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT GIẤY CỦA CÔNG TY Bộ biến tần sử dụng trong dây chuyền sản xuất giấy là bộ biến tần DELTA – họ B: VFD750B43A, VFD300B43A, VFD220B43A, VFD150B43A. 2.4.1.Đặc điểm chung của bộ biến tần DELTA -họ B  Ngõ ra PWM điều khiển vi xử lí 16 bit  Tự động bù trượt  Dải tần số từ 0,1 Hz – 400Hz  Điều khiển tốc độ 16 bước và tốc độ preset 15 bước  Điều khiển phản hồi PID và phát xung PG  Bốn chế độ đặt thời gian tăng giảm tốc và 2 lựa chọn đường cong  Xử lí tín hiệu : -10 ~ 10 VDC , 0 ~ 10VDC , 4 ~ 20 mA  Cổng giao tiếp RS – 485 44  Trượt tới khi có lệnh dừng  Có thể điều chỉnh độ dốc V/f và tự điều áp  Tự động điều chỉnh chế độ thời gian tăng giảm tốc  Tự động chỉnh và điều khiển vector không cảm ứng  Bảo vệ : Quá tải, quá dòng, thấp áp, quá tải Motor, dòng rò, quá nhiệt, ngắn mạch IGBT 2.4.2.Bảng thông số của biến tần VFD họ B a, Các thông số cơ bản Thông số Giải thích Cài đặt Mặc định 01-00 Tần số đầu ra lớn nhất 50 Hz – 400Hz 60 Hz 01-01 Tần số điện áp lớn nhất 0,1 Hz – 400Hz 60 Hz 01-02 Điện áp đầu ra lớn nhất 0,1V – 510 V 440 V 01-03 Điểm tần số trung bình 0,1 Hz – 400Hz 0,5 Hz 01-04 Điện áp đầu ra nhỏ nhất 0,1V – 510 V 3,4 V 01-05 Tần số đầu ra nhỏ nhất 0,1 Hz – 400Hz 0,5 Hz 01-06 Điện áp đầu ra nhỏ nhất 0,1V – 510 V 3,4 V 01-07 Giới hạn tần số trên 1 – 120 % 100% 01-08 Giới hạn tần số dưới 00 – 100 % 00 01-09 Thời gian tăng tốc 1 0,01 – 3600 s 10 s 01-10 Thời gian giảm tốc 1 0,01 – 3600s 10s 01-11 Thời gian tăng tốc 2 0,01 – 3600s 10s 01-12 Thời gian giảm tốc 2 0,01 – 3600s 10s 01-13 Thời gian tăng tốc nhấn chạy thử 0,01 – 3600s 1s 01-14 Tần số chạy thử 0,1 Hz – 400Hz 6 Hz 01-15 Tăng tốc / giảm tốc tự động Tăng tốc/ giảm tốc theo đường thẳng 01-16 Tăng tốc theo đặc tính hình chữ S 00 tới 07 01-17 Giảm tốc theo đặc tính hình chữ S 00 tới 07 45 01-18 Thời gian tăng tốc 1 0,01 tới 3600 s 01-19 Thời gian giảm tốc 1 0,01 tới 3600 s 01-20 Thời gian tăng tốc 2 0,01 tới 3600 s 01-21 Thời gian giảm tốc 2 0,01 tới 3600 s 01-22 Thời gian giảm tốc nhấn chạy thử 0,01 tới 3600 s 01-23 Đơn vị cho thời gian tăng giảm tốc 00: 1s 01: 0,1s b, Thông số phƣơng pháp hoạt động Thông số Giải thích Cài đặt Mặc định 02-00 phương pháp điều khiển tần số 00: điều khiển bằng phím trên bàn phím, hoặc lên /xuống ngoài đầu vào của phím đa chức năng 01: điều khiển bằng đầu vào điện áp 0 – 10 V ( AVI ) 02: điều khiển bằng đầu vào dòng điện 4- 20 mA ( ACI ) 03: điều khiển bằng bộ phân áp - 10V – 10V 04: điều khiển bằng giao diện truyền thông RS -485 05: Điều khiển bằng giao diện truyền thông không ghi lai tần số 06: kết hợp bằng điều khiển tần số chính và phụ 02-01 Phương pháp hoạt động 00: điều khiển bằng bàn phím 01: điều khiển bằng nút ấn ngoài có thể dừng bằng STOP 02: điều khiển bằng nút ấn ngoài 46 không thể dừng bằng Stop 03: điềukhiển bằng giao diện truyền thông Rs485, có thể dừng bằn Stop 04: điều khiển bằng giao diện truyền thông RS485 không thể dừng bằng Stop 02-02 Phương pháp dừng 00: Hãm dừng , E.F dừng tự do 01: dừng tự do , E.F dừng tự do 02: Hãm dừng ,E.F hãm dừng 03: dừng tự do , E.F hãm dừng 02-03 Tần số mang PWM 1~5HP : 01-15KHz 7.5HP : 01-15KHz 30~60HP : 01-09KHz 75-100HP : 01-09KHz 02-04 Điều khiển chiều quay motor 00: có thể quay thuận / ngược 01: không thể quay thuận 02: không thể quay ngược 02-05 Chế độ điều khiển 2dây/3 dây 00: thuận/ dừng , ngược dừng 01:thuận / ngược , chạy /dừng 02: hoạt động 3 dây 02-06 Khóa chức năng tự khởi động 00: có thể tự khởi động 01:không thể tự khởi động 02-07 Mất tín hiệu ACI 00: giảm về 0Hz 01: dừng tức thì và hiển thị EF 02: tiếp tục hoạt động bằng tần số sau 02-08 Chế độ phím lên / xuống 00: cơ bản trên thời gian tăng / giảm tốc 47 01: tốc độ hằng số 00-09 Tốc độ tăng / giảm tốc của phím lên / xuống với tốc độ hằng số 0,01 – 1 Hz/s 00-10 Phương pháp điều chỉnh tần số chính 00: bằng bàn phím 01: bằng điện áp 0-10V từ AVI 02: 4- 20 mA bằng ACI 03: bằng bộ phân áp -10 – 10 VDC từ AUI 04: bằng giao diện truyền thông RS485 48 2.4.3.Sơ đồ đấu dây của biến tần 49 CHƢƠNG 3: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MÁY XEO GIẤY 3.1. YÊU CẦU CHUNG Công đoạn xeo giấy là công đoạn hình thành nên tờ giấy cuộn từ bột giấy. Với chiều dài hơn 100 m, công đoạn xeo giấy được thiết kế đảm bảo tờ giấy hình thành được liên tục từ đầu đến cuối một cách thông suốt, hạn chế giấy bị đứt, bị nhăn trong quá trình làm việc. Do đó yêu cầu hệ truyền động cho từng động cơ và cả hệ thống là sự đồng bộ tốc độ đảm bảo theo đặc trưng của quá trình công nghệ. Trong quá trình xeo giấy, tờ giấy đi qua nhiều công đoạn như hình thành, ép, sấy, từ dạng lỏng hình thành nên tờ giấy, do đó chiều dài tờ giấy sẽ tăng lên theo từng công đoạn. Mặt khác tốc độ cả hệ thống thay đổi tuỳ theo yêu cầu sản xuất cụ thể là công suất sản xuất từng ngày, từng tháng, từng quý, kế hoạch năm, từ lúc chạy máy ban đầu đến khi đạt tốc độ làm việc ổn định đòi hỏi hệ truyền động phải đảm bảo yêu cầu cụ thể, đảm bảo sai số nhỏ về mặt tốc độ giữa các khâu, các công đoạn. Tuy nhiên, các động cơ không quay cùng tốc độ nên việc sai lệch tốc độ được điều chỉnh riêng lẻ từ các bộ phận điều chỉnh riêng của các động cơ. 3.2. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BỘ PHẬN LÔ LƢỚI 3.2.1. Yêu cầu về truyền động bộ phận lô lƣới Bộ phận lô lưới là nơi hình thành lên tờ giấy, một trong nhưng đặc tính của tờ giấy là sự đồng đều ( không có sự vón cục ) và sự thay đổi giữa mặt trên và mặt dưới của tờ giấy sẽ khác nhau về cấu trúc. Cho nên yêu cầu về công nghệ rất chặt chẽ và có độ chính xác cao:  Ổn định tốc độ quay giữa 4 lô với nhau  Đảm bảo sự sai lệch tốc độ giữa 4 lô lưới là nhỏ nhất  Tốc độ của 4 lô lưới được điều khiển phù hợp với toàn dây chuyền sản xuất  Quá trình gia tốc tốc độ phải được thực hiện triệt để với việc điều khiển trơn Bộ phận lô lưới gồm 4 quả lô thép, được lai bởi một động cơ với kết 50 cấu liên kết trục giữa các quả lô với nhau bằng bánh răng và dây xích như biểu diễn trên hình 3.1. Quá trình ổn định tốc độ quay đồng đều giữa 4 quả lô với nhau là việc cực kì khó khăn, làm sao cho sai lệch tốc độ là nhỏ nhất và đảm bảo sự đồng đều về cấu trúc của tờ giấy. Động cơ lai cũng phải được tính chọn công suất phù hợp. M 1 2 Hình 3.1. Kết cấu liên kết trục giữa các quả lô với động cơ 1: quả lô ; 2 : liên kết trục bằng dây xích 3.2.2. Sơ đồ nguyên lí động cơ truyền động chính bộ phận lô lƣới Động cơ truyền động chính được chọn là động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc kiểu 3K200S2 có các thông số định mức: Công suất định mức Pđm= 22 kW Tốc độ định mức n = 2960 vòng/ phút Điện áp định mức Uđm =380 /660 V Dòng điện định mức Iđm = 40,5 A Hiệu suất η = 89% 51 Cosφ = 0,91 Tỉ số Moment cực đại Mmax / Mđm = 2,6 Tỉ số moment khởi động Mkđ / Mđm = 2 Tỉ số dòng điện khởi động Ikđ / Iđm = 7 Cấp cách điện : F a, Quá trình khởi động động cơ thực hiện bằng bộ biến tần Quá trình khởi động là đưa động cơ từ trạng đứng im vào trạng thái làm việc định mức. Với động cơ thực hiện truyền động chính bộ phận lô lưới thì khi khởi động động cơ làm sao phải đưa máy vào quá trình làm việc định mức một cách êm nhất để đảm bảo quá trình khởi động không bị rung giật làm cho giấy bị đứt đoạn, chất lượng sản phẩm kém. Đồng thời quá trình khởi động phải giảm được sự tổn hao của máy, giảm dòng khởi động . Động cơ được cấp điện từ bộ biến tần tĩnh, lúc đầu tần số và điện áp có giá trị nhỏ, sau khi cấp nguồn cho động cơ ta tăng dần giá trị tần số và điện áp, tốc độ động cơ tăng dần, khi tần số đạt giá trị định mức thì tốc độ động cơ đạt giá trị định mức. b, Cấu trúc điều khiển động cơ dùng bộ biến tần Biến tần được sử dụng là loại biến tần gián tiếp nguồn áp loại VFD220- B43A. Bộ biến tần dùng để điều khiển điện áp, tần số cấp cho động cơ theo luật điều khiển được thiết kế và lưu trữ trong CPU của biến tần, đồng thời qua biến tần có thể quan sát và đặt các thông số bảo vệ cho động cơ, đồng thời có thể điều chỉnh tốc độ động cơ nhanh và chính xác hơn . 52 22kW PG thiet bi do C P U Th R C L1 L2 L3 D1 D3 D5 D6 D4 D2 T1 T3 T5 T6 T4 T2 A B C Hình 3.2. Sơ đồ điều khiển động cơ dùng biến tần gián tiếp nguồn áp T ( 1-6 ) các tristo trong mạch điều khiển của biến tần D ( 1-6 ) các diot trong mạch chỉnh lưu của biến tần PG : cảm biến tốc độ R : điện trở; C: tụ lọc Quá trình điều khiển động cơ bộ phận lô lưới được trình bày ở chương 2 mục 2.3.3 . 3.3. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BỘ PHẬN ÉP 3.3.1. Yêu cầu về truyền động bộ phận ép Trong công nghệ sản xuất giấy bộ phận ép là khâu quan trọng quyết định tới chất lượng của tờ giấy. Sau công đoạn hình thành tờ giấy ra khỏi lô lưới, các thông số như độ trắng, độ mịn chưa được đảm bảo cho nên công đoạn ép sẽ giúp tờ giấy có được độ trắng mịn theo yêu cầu. Ép là công đoạn dùng lực ép cơ học ép lên tờ giấy giúp tờ giấy trắng hơn, mịn hơn. Tuy nhiên ép cũng giúp tách nước ra khỏi tờ giấy đảm bảo được độ khô bão hòa cho tờ giấy. Sau khi ép tờ giấy đôi khi xảy ra trường hợp bị nát, lượng nước tách ra trong tờ giấy là quá lớn, nó phá vỡ liên kết giữa các 53 thớ sợi dẫn đến mất sự ổn định của tờ giấy.Chính vì vậy khi ép ta tính toán sao cho lực ép phù hợp,tốc độ động cơ thực hiện đảm bảo cho tờ giấy có sự nhãn mịn theo yêu cầu. Bộ phận ép của công ty gồm 3 cặp ép, mỗi cặp ép bao gồm giá đỡ và 2 lô ép: lô trên và lô dưới. Lô trên được ép xuống lô dưới bằng hệ thống đòn bẩy, nó được vận hành bằng khí nén. Lô dưới được truyền động bởi động cơ lai, động cơ lai quay với tốc độ sao cho đảm bảo được lực ép không cho tờ giấy bị nát. Bộ phận ép có những yêu cầu về công nghệ rất chặt chẽ, cụ thể như sau:  Ổn định tốc độ giữa các lô ép của từng cặp ép  Đảm bảo sự sai lệch tốc độ giữa 2 lô ép không quá 0.15%  Ổn định tốc độ giữa 3 cặp ép  Ổn định tốc độ giữa bộ phận ép với toàn dây chuyền sản xuất  Quá trình gia tốc phải được thực hiện triệt để bằng việc điều khiển trơn vô cấp  Đảm bảo sức căng tờ giấy phù hợp 3.3.2. Sơ đồ nguyên lí động cơ truyền động chính bộ phận ép a, Động cơ truyền động chính ép 1 Quá trình ép 1 là quá trình quan trọng nhất của bộ phận ép, sau khi tờ giấy từ bộ phận lô lưới sang ép 1 thì lúc này tỉ lệ nước trong giấy còn khá lớn. Nên đảm bảo được lực ép làm cho tờ giấy không bị nát, và sự thoát nước đúng theo yêu cầu là việc khó khăn. Động cơ thực hiện được tính chọn sao cho công suất phù hợp, đảm bảo đúng yêu cầu. Ép 1 là loại ép kết hợp chân không và ép có lưới, ở lô ép chân không cũng là lô nâng giấy biểu diễn trên hình 3.3. Chức năng quan trọng nhất của lưới ép là chống tạo vết trên giấy. Nước được tách khỏi tờ giấy ở phía độ khô sau cặp ép này khoảng 35% , tỉ lệ độ ảm khoảng 1,9. 54 1 2 4 3 5 HÌnh 3.3. Cặp ép 1 1: Lô trên ; 2: lô dưới ; 3 : chăn dẫn giấy ; 4 : Pittong khí nén ; 5 : Giá đỡ Động cơ thực hiện được chọn là loại động cơ không đồng bộ roto lồng sóc kiểu 3K200S2 có các thông số định mức : Công suất định mức Pđm= 22 kW Tốc độ định mức n = 2960 vòng/ phút Điện áp định mức Uđm =380 V Dòng điện định mức Iđm = 40,5 A Hiệu suất η = 89% Cosφ = 0,91 Tỉ số Moment cực đại Mmax / Mđm = 2,6 Tỉ số moment khởi động Mkđ / Mđm = 2 Tỉ số dòng điện khởi động Ikđ / Iđm = 7 Cấp cách điện : F b, Động cơ truyền động chính ép 2 và ép 3 Ép 2: Nước được thoát ra ở phía dưới ( phía lưới ) chức năng của lưới ép ở cặp ép này là làm giảm áp suất thủy tĩnh trong khe ép bằng cấu trúc mở của lưới và mặt khác để choonhs sự tạo vết trên giấy. Độ khô của giấy sau ép này khoảng 40 – 41 % 55 Ép 3: ở ép này không có chăn và cũng không có lưới vì vậy cặp ép này cũng không có tác dụng tách nước khỏi tờ giấy so với 2 cặp ép trên. Cặp ép này áp dụng một lực nhỏ và chức năng chính của cặp ép này là làm mịn và phẳng hơn . Hai cặp ép 2 và 3 sự dụng chung một động cơ lai không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc kiểu 3K200M2 có các thông số định mức: Công suất định mức Pđm= 30 kW Tốc độ định mức n = 2960 vòng/ phút Điện áp định mức Uđm =380 V Dòng điện định mức Iđm = 56 A Hiệu suất η = 90,5 % Cosφ = 0,9 Tỉ số Moment cực đại Mmax / Mđm = 2,6 Tỉ số moment khởi động Mkđ / Mđm = 2 Tỉ số dòng điện khởi động Ikđ / Iđm = 7 Cấp cách điện : F c, Sơ đồ nguyên lí động cơ truyền động chính bộ phận ép Ba cặp ép được điều khiển bởi biến tần nguồn áp VFD300B43A. Quá trình điều khiển sao cho các động cơ thực hiện quay cùng tốc độ với nhau. Bộ phận ép được nhận tín hiệu chung từ bộ tín hiệu chủ đạo, tờ giấy đi qua toàn bộ hệ thống phải đảm bảo đồng bộ tốc độ giữa các cặp ép và đồng bộ với toàn hệ thống. Nếu không tờ giấy sẽ bị xé rách do sức căng tờ giấy quá giới hạn cho phép hoặc tờ giấy quá chùng . Việc đảm bảo sai lệch tốc độ là rất quan trọng, yêu cầu ∆ω ≤ 0,15 % lúc đó mới đảm bảo phụ tải cho động cơ truyền động. Nếu sai lệch không đúng một trong 2 động cơ sẽ bị quá tải hệ thống bảo vệ tác động động cơ sẽ bị dừng lại, hệ thống dừng sẽ bị dừng máy. Mặt khác ép 3 còn làm cho giấy mịn và bóng hơn nên việc không đảm bảo sai lệch tốc độ sẽ làm cho tờ giấy bị cào xước không đảm bảo yêu cầu chất lượng. 56 Việc gia tốc tốc độ chỉ được thực hiện trong quá trình tăng tốc toàn dây chuyền, lúc đó việc gia tốc phải êm phù hợp với cả dây chuyền, tránh không làm cho tờ giấy bị rách trong quá trình gia tốc tốc độ. Sức căng của tờ giấy ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ tờ giấy nó có thể làm cho tờ giấy bị nhăn. Quá trình truyền động phải đảm bảo bộ phận ép phải đảm bảo sức căng toàn dây chuyền . Quá trình điều khiển bộ phận ép được trình bày ở chương 2 mục 2.3.2 . 22kW PG thiet bi do C P U Th R C L1 L2 L3 D1 D3 D5 D6 D4 D2 T1 T3 T5 T6 T4 T2 A B C 30kW MC1 MC2 Hình 3.4. Sơ đồ điều khiển 2 động cơ dùng biến tần nguồn áp 3.4. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BỘ PHẬN SẤY 3.4.1. Yêu cầu truyền động bộ phận sấy  Chức năng của chăn sấy Nâng cao tỉ lệ truyền nhiệt giữa bề mặt lô sấy và tờ giấy đảm bảo tỉ số bốc hơi cao. Tạo cho tờ giấy có chất lượng đảm bảo về độ nhẵn , độ phẳng và độ nhám bề mặt Tạo ra một trạng thái ổn định vầ độ khô theo bề mặt ngang của khổ giấy Tạo ra một trở suất nhỏ nhất cho việc vận chuyển hơi bốc ra từ tờ giấy Tạo ra môi trường thông gió tốt mà không gây lên sự rung giấy và 57 làm giảm nhiệt độ sấy  Yêu cầu truyền động bộ phận sấy Đảm bảo sức căng giấy sẽ giúp tỉ lệ bay hơi của giấy tốt hơn,chất lượng sản phẩm sẽ đảm bảo được độ nhãn và phẳng theo yêu cầu. Nếu sức căng của giấy quá lớn nó sẽ tạo vết trên giấy Đảm bảo đồng bộ tốc độ động cơ của bộ phận sấy với toàn dây chuyền sản xuất . Bộ phận sấy gồm 10 quả lô sấy cho nên đảm bảo được tốc độ quay của từng lô sấy với cả dây chuyền là việc khó. Việc tính chọn động cơ có công suất lớn và đảm bảo động cơ không bị non tải hoặc quá tải dẫn đến chất lượng sản phẩm không theo yêu cầu là việc khó khăn. Động cơ thực hiện bộ phận sấy là động cơ không đồng bộ roto lồng sóc kiểu 3K280S2 có các thông số định mức: Công suất định mức Pđm= 75 kW Tốc độ định mức n = 2960 vòng/ phút Điện áp định mức Uđm =380 V Dòng điện định mức Iđm = 101 A Hiệu suất η = 91 % Cosφ = 0,92 Tỉ số Moment cực đại Mmax / Mđm = 2,2 Tỉ số moment khởi động Mkđ / Mđm =1,2 Tỉ số dòng điện khởi động Ikđ / Iđm = 7 Cấp cách điện : F 3.4.2. Sơ đồ nguyên lí động cơ thực hiện bộ phận sấy Động cơ truyền động chính bộ phận sấy được điều khiển từ bộ biến tần gián tiếp nguồn dòng VFD750 B43A .Quá trình điều khiển được trình bày ở chương 2 58 75kW PG thiet bi do C P U Th R C L1 L2 L3 D1 D3 D5 D6 D4 D2 T1 T3 T5 T6 T4 T2 A B C MC Hình 3.5. Sơ đồ điều khiển động cơ bộ phận sấy dùng biến tần nguồn áp 3.5. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BỘ PHẬN CUỘN LẠI  Yêu cầu truyền động bộ phận cuộn lại Động cơ bộ phận cuộn lại phải đảm bảo sức căng giấy không làm giấy bị đứt. Vì đây là khâu cuối của dây chuyền nên việc đảm bảo đồng bộ tốc động cơ với toàn dây chuyền là quan trọng . Động cơ chỉ phải lai một quả lô cuộn nên chọn động cơ có công suất nhỏ. Động cơ được chọn là động cơ không đồng bộ roto lồng sóc kiểu 3K160M2 có các thông số định mức: Công suất định mức Pđm= 15 kW Tốc độ định mức n = 2940 vòng/ phút Điện áp định mức Uđm =380 V Dòng điện định mức Iđm = 27 A Hiệu suất η = 90 % Cosφ = 0,94 Tỉ số Moment cực đại Mmax / Mđm = 3,1 Tỉ số moment khởi động Mkđ / Mđm =2,6 Tỉ số dòng điện khởi động Ikđ / Iđm = 7 Cấp cách điện : F 59 3.6. TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GIẤY CỦA CÔNG TY Trang bị điện – điện tử của dây chuyền sản xuất giấy của công ty được biểu diễn trên những sơ đồ . Bao gồm những phần tử chính sau : 5 động cơ truyền động chính UF1,UF2,UF3,UF4,UF5: các biến tần của hãng DETAL họ B L1, L2, L3: nguồn điện áp 3 pha 4 dây ( 3N-380V/220V-50Hz )cung cấp cho biến tần và động cơ R, S, T: đầu vào cấp nguồn cho biến tần U, V ,W: Đầu ra bộ biến tần nối với động cơ CD1, CD2 , CD3: cầu dao 3 pha bảo vệ cấp nguồn QF1, QF2, QF3, QF4,QF5: Bảo vệ cấp nguồn cho các bộ biến tần PE: nối đất KA1, KB1,KC1, KD1,KE1: các tiếp điểm congtacto để dừng động cơ khi có tín hiệu dừng khẩn cấp SG+, SG- : Điểm kiểm tra điện áp của RS-485 DL : Bộ lọc DVP-16EH (CPU) : bộ xử lí trung tâm DVP- 16HM11N : tín hiệu vào / ra S ( 0-19 ): các nút ấn điều khiển UA: cấp nguồn một chiều ± 5V , ± 24 V FPQ: nối cáp truyền thông cho bộ biến tần ST0: nút ấn khởi động toàn dây chuyền ST ( 1 – 5): nút ấn dừng động cơ SQ ( 1- 5 ): nút ấn khởi động động cơ HL ( 1 – 5 ): các đèn báo có sự cố FWD: lệnh hoạt động về phía trước . FWD-CM: Động cơ chạy theo chiều tiến, FWD-CM: Động cơ giảm tốc độ và dừng lại X ( 1- 17): Đầu vào kĩ thuật số. Các chức năng như mệnh lệnh dừng 60 máy bên ngoài, tín hiệu báo động ở ngoài, đặt lại tín hiệu báo động và điều khiển nhiều tốc độ có thể bật hoặc tắt bằng các đầu nối Y0, Y1, Y2: Đầu ra tranzitor, tín hiệu đầu ra như sự vận hành, tốc độ tương đương, đề phòng sớm quá tải.  Nguyên lí hoạt động của dây chuyền sản xuất giấy Nguyên lí hoạt động của dây chuyền sản xuất giấy được biểu diễn bằng những hình vẽ trang bên. Hệ thống được điều khiển bởi bảng điều khiển trung tâm đặt ở giữa nhà máy. Các cực vào của nguồn điện mạch chính được nối với nguồn điện qua cầu dao tiếp mát để bảo vệ đường dây. Pha bất kì có thể được nối với dây dẫn bất kì. Nối một công tắc tơ điện từ bộ biến tần để có thể ngắt ra khỏi nguồn điện. Không khởi động hay dừng bộ biến tần bằng cách bật hoặc tắt cầu dao nguồn chính. Dùng các cực mạch điều khiển FWD, REV, và khóa Stop trên bảng điều khiển để khởi động hay dừng bộ biến tần. Các cực nối đất của bộ biến tần phải được nối xuống đất để đảm bảo an toàn và để đo độ ồn. Trước khi cấp nguồn bộ biến tần phải được cài đặt chương trình để vần hành từ bảng điều khiển trung tâm. Bật nguồn, kiểm tra tốc độ, đặt tốc độ bằng cách sử dụng nút ấn. Nhấn nút FWD để điều khiển động cơ, nhấn nút Stop để dừng động cơ. Màn hình LED hiển thị 4 con số, được sử dụng để hiển thị các mục khác nhau của dữ liệu quan sát tần số cài đặt. Màn hình LCD được dùng để hiển thị các dạng thông tin khác nhau về tình trạng làm việc  Một số vấn đề về chống nhiễu ở mạch điều khiển Mạch điều khiển bộ biến đổi làm việc với tín hiệu có công suất nhỏ, vì vậy nó rất nhạy với nhiễu. Việc chống nhiễu cần được thực hiện ở mạch điều khiển bằng các mạch lọc, đồng thời cần phải thực hiện các yêu cầu về lắp đặt 61 cáp truyền tín hiệu:  Cáp điều khiển cần phải có bọc chống nhiễu đặt cách xa cáp lực cao thế ít nhất là 60cm ( chống nhiễu điện trường ).  Chống các liên hệ tạo điện cảm kí sinh do các mạch vòng cáp lực và cáp điều khiển: - Cáp truyền tín hiệu cộng và trừ thường bố trí thành một cặp - Các cặp ( một hoặc nhiều cặp ) cần phải xoắn với bước xoắn cực đại là 15mm ( tức là 70 bước xoắn trong 1m) - Cáp điều khiển đặt xa cáp lực có dòng điện chạy lớn hơn 200A khoảng 30cm, cáp có dòng điện lớn hơn 1000A khoảng 1m - Không bố trí cáp lực và cáp điều khiển trong một rãnh hoặc trong cùng một ống thép  Tín hiệu nhiễu có thể xâm nhập vào mạch điều khiển khi cáp tín hiệu có dòng điện kí sinh gây sụt áp  Bảo vệ trong hệ thống a, Bảo vệ cắt khẩn cấp: Như ngắn mạch ở bộ biến đổi hệ truyền động, quá tốc độ quá điện áp. Mạch bảo vệ thực hiện cắt khẩn cấp bằng các thiết bị như cầu chì, aptomat, rolekết hợp với bảo vệ ở mạch điều khiển như khóa tirstor, cắt nguồn nuôi, khóa bộ điều chỉnh b, Bảo vệ cắt có thời gian: Quá tải, cách điện giảm, quá nhiệt .Mạch bảo vệ phát hiện và phát tín hiệu cảnh báo trong lúc đó mạch điều chỉnh sẽ tự thay đổi tham số điều khiển để thoát khỏi sự cố hoặc người vận hành trực tiếp điều chỉnh. Nếu sau một thời gian quy định mạch bảo vệ sẽ tác động cắt hệ thống, ngừng làm việc để giải quyết sự cố. 62 L1 L2 L3 N L11 L12 L13 3N-380/220V-50Hz 1 3 5 1 3 5 2 4 62 4 6 R S T R S T RS-485 SG+ SG- RB RC FWD DCM KA1 U1 V1 W1 U2 V2 W2 PEPE U V W A1 A3 A2 3 4 3 4 SG+ SG- RB RC FWD DCM U V W 6 10 PE PE B1 B2 B3 KB1 6 10 6 6 QF1 QF2 RS-485 UF1 UF2 (VFD220B43A) (VFD220B43A) 22kW 22kW 63 L11 L12 L13 N 1 3 5 1 3 5 1 3 5 642642642 SG+ SG- KC1 RB RC FWD DCM U V W 3 4 3 4 3 4 RB RC FWD DCM RB RC FWD DCM U V W U V W U3 V3 W3 U4 V4 W4 U5 V5 W5 PE PE PE RS-485 PE KD1 KE1 6 10 6 10 6 10 RS-485RS-485 SG+ SG- SG+ SG- PE PE QF3 QF4 QF5 UF3 UF4 UF5 (VFD330B-43A) (VFD750B-43A) (VFD150B-43A) 30kW 75kW 15kW R S T R S T R S T 64 L N +24V C0 Y0 C1 Y1 C2 Y2 S/S 24G X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 100 101 102 103 104 105 106 107 S0 S1 S2 S3 S4 S5PE N S QF6 N L12 N 24G -5GY2Y1Y0 34 3 12 2 100 1 DVP-16EH (CPU) DL 65 S/S X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 110 111 112 113 114 115 116 117 120 121 122 123 124 125 S6 24G 100 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 DVP-16HM11N (I/O ) 66 UF1 UX1 UF2 UX2 UF3 UX3 UF4 UX4 UF5 UX5 UF6 UX6 UF1 UX1 UF2 UX2 UF3 UX3 UF4 UX4 UF5 UX5 PN1 PN2 PN3 PN4 PN5 PE S' +5V -5G N 2 PE PE PE PE PE +5V -5G UF1 99 Y0 Y1 Y2 Y0 Y1 Y2 L N GND+24V GND+24V UA FPQ 67 +24V GND ST0 2 3 4 10 11 12 RB RC UF1 UF2 UF3 RB RC RB RC A1 ST1 ST2 ST3 SQ1 SQ2 SQ3 KA1 KB1 KC1 7 11 15 9 13 17 13 14 14 13 13 14 13 14 5 9 5 9 5 9 5 9 B1 C1 KT0 KA1 KB1 KC1HL1 HL2 68 6 GND SQ4 SQ5 UF4 UF5 D1 C1 ST4 ST5 19 23 21 25 13 1414 13 5 9 5 9 KD1 KE1 HL4 HL5KD1 KE1 RB RC RB RC 69 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................... CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GIẤY CỦA CÔNG TY GIẤY ĐỨC DƢƠNG................................................................... 1 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................ 1 1.1.1. Giới thiệu tổng quan về công ty giấy Đức Dương .................................. 1 1.1.2. Cơ cấu tổ chức của công ty giấy Đức Dương ......................................... 3 1.2. TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GIẤY ....................... 5 1.2.1. Giới thiệu một số loại máy Xeo giấy ....................................................... 5 1.2.1.2. Các loại máy Xeo ................................................................................ 6 1.2.2. Cấu trúc công nghệ tổng quát dây chuyền sản xuất giấy của công ty ...... 14 CHƢƠNG 2: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN DÙNG BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU ........................................................................................ 21 2.1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ................................................................................................................... 21 2.1.1. Cấu tạo động cơ không đồng bộ ........................................................... 21 2.1.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ............... 23 2.2. CẤU TRÚC VÀ MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN................................................................................................................. 31 ........................................................... 31 2.2.2. Một số phương pháp điều khiển biến tần .............................................. 32 .................... 35 ....... 35 ...................................... 38 2.3.3. Sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống điều khiển truyền động điện động cơ không đồng bộ cấp điện từ bộ biến tần nguồn áp ........................................... 40 2.3.4. Hệ thống truyền động điện có điều khiển ngoài được cấp điện từ bộ biến tần nguồn áp ............................................................................................ 41 70 2.4. BIẾN TẦN SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT GIẤY CỦA CÔNG TY 43 2.4.1.Đặc điểm chung của bộ biến tần DELTA -họ B .................................... 43 2.4.2.Bảng thông số của biến tần VFD họ B .................................................. 44 2.4.3.Sơ đồ đấu dây của biến tần .................................................................... 48 CHƢƠNG 3: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MÁY XEO GIẤY ................. 49 3.1. YÊU CẦU CHUNG ................................................................................ 49 3.2. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BỘ PHẬN LÔ LƢỚI ............................ 49 3.2.1. Yêu cầu về truyền động bộ phận lô lưới ............................................... 49 3.2.2. Sơ đồ nguyên lí động cơ truyền động chính bộ phận lô lưới ................ 50 3.3. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BỘ PHẬN ÉP ......................................... 52 3.3.1. Yêu cầu về truyền động bộ phận ép ...................................................... 52 3.3.2. Sơ đồ nguyên lí động cơ truyền động chính bộ phận ép ....................... 53 3.4. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BỘ PHẬN SẤY ...................................... 56 3.4.1. Yêu cầu truyền động bộ phận sấy ......................................................... 56 3.4.2. Sơ đồ nguyên lí động cơ thực hiện bộ phận sấy ................................... 57 3.5. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BỘ PHẬN CUỘN LẠI .......................... 58 3.6. TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GIẤY CỦA CÔNG TY ............................................................................................. 59 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO