Đề tài Phân tích một số hệ truyền động điện một chiều ứng dụng trong công nghiệp. Đi sâu nghiên cứu xác định vùng điều chỉnh hệ số P, I, D của các bộ điều khiển

ủa điện áp hai pha. Phương trình cân bằng điện áp cho các pha lúc chuyển mạch là : (1-28) (1-29) Ta có và coi thì (1-30) Thời điểm bắt đầu xảy ra chuyển mạch là tại , giải (1-30) ta được biểu thức dòng điện qua van : (1-31) Trong đó Quá trình chuyển mạch kết thúc khi tại thì ta có thể tính được góc chuyển mạch : (1-32) Giá trị trung bình của sụt áp do chuyển mạch được tính như sau : (1-33) 1.2.1.3. Chế độ dòng điện gián đoạn Hiện tượng gián đoạn dòng điện chỉnh lưu xảy ra do năng lượng điện từ tích luỹ trong mạch khi dòng điện tăng không đủ duy trì tính chất liên tục của dòng điện khi nó giảm. Góc dẫn của van trở nên nhỏ hơn với (p=3), dòng điện qua van trở về không ttrước khi van kế tiếp bắt đầu dẫn. Trong khoảng dẫn của van thì sức điện động chỉnh lưu bằng nguồn : , Khi dòng điện bằng không, sức điện động chỉnh lưu bằng sức điện động của động cơ : , Có thể viết được biểu thức tính dòng điện chỉnh lưu nếu đặt I0 = 0 (1-34) Trong đó , 0 id i θ T1 T3 T2 T1 θ O E U U2a U2c U2b U2a Hình 1.9 : Chế độ dòng điện gián đoạn Trong trường hợp bỏ qua điện trở R trong mạch phần ứng thì phương trình mô tả là: (1-35) Nghiệm tổng quát của nó là : (1-36) Với C là hằng số tích phân và khi thì ta có nghiệm riêng cho trường hợp dòng điện gián đoạn : (1-37) Dòng điện id bắt đầu xuất hiện tại θ = α0 và tăng đến giá trị cực đại tại điểm mà ở đó và giảm đến giá trị bằng 0 tại θ = α0 + λ Nếu đặt ; ; ta có thể viết được biểu thức tính dòng điện chỉnh lưu ở hệ đơn vị tương đối với dạng thu gọn hơn : (1-38) Đặt θ = α0 + λ và id*= 0 thay vào (1-38) ta tìm được góc dẫn λ ở dạng hàm ẩn (1-39) Trong trường hợp giữ nguyên góc điều khiển α0 = const nhưng tăng dần sức điện động E của động cơ (ε) thì góc dẫn λ sẽ giảm dần và khi E = U2m.sinα0 thì λ = 0 tức là không có dòng chảy trong mạch. Lúc này mômen động cơ cũng sẽ bằng không, động cơ bị giảm tốc độ và do đó E giảm, dòng điện lại xuất hiện trong mạch nhưng với tốc độ thấp hơn. Vì thế, ở chế độ dòng điện gián đoạn đặc tính cơ rất dốc. Giá trị trung bình của dòng điện ở chế độ gián đoạn viết trong hệ đơn vị tương đối được tính như sau : (1-40) Trong trường hợp ngược lại khi giữ α0 = const và giảm dần E, góc dẫn λ sẽ dẫn dài ra và khi λ = thì dòng điện trong mạch trở nên liên tục, giá trị đó của sức điện động E ( tương ứng ε = ) ứng với trạng thái biên liên tục và có thể tìm được nó nếu đặt λ = vào (1-39) và (1-40) (1-41) (1-42) Mặt khác vì nên (1-43) (1-44) Để tìm đường biên giới giữa vùng dòng liên tục và vùng dòng điện gián đoạn ta tính cosα từ (1-41) và tính sinα từ (1-43) vì cos2α + sin2α = 1 nên (1-45) Đây là đường elip với các trục là trục toạ độ của các đặc tính cơ. Thay ta thấy độ rộng vùng dòng điện gián đoạn sẽ giảm nếu ta tăng gía trị điện cảm L và tăng số pha chỉnh lưu p . 0,14 0,10 0,08 0,02 0,04 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 ε Hình 1.10 : Đặc tính tốc độ ở hệ đơn vị tương đối của động cơ khi nối với chỉnh lưu ba pha hình tia 1.2.1.4. Chế độ nghịch lưu phụ thuộc Nếu trong sơ đồ hình 1.9 ta tăng góc mở của các van đến giá trị gần bằng π và đảo chiều sức điện động E bằng cách dùng ngoại lực bắt rôto động cơ quay ngược chiều hoặc đảo chiều dòng kích từ động cơ thì dòng điện chỉnh lưu vẫn theo chiều cũ nhưng sức điện động chỉnh lưu đã đảo dấu do các van trong thời gian điện áp anôt âm. Công suất điện từ của động cơ và chỉnh lưu là: (1-46) (1-47) Chỉnh lưu trở thành thiết bị nhận điện năng do động cơ phát ra và biến điện năng một chiều này thành điện năng xoay chiều trả về lưới. Sau khi đã kết thúc quá trình chuyển dòng cho van T2, van T1 chuyển từ trạng thái dẫn sang trạng thái khoá, quá trình này phải kết thúc trước thời điểm chuyển mạch tự nhiên, là thời điểm U2a bắt đầu dương hơn U2b. Ta gọi thời gian của quá trình này là thời gian khoá δ. Như vậy điều kiện an toàn để bộ biến đổi có thể làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc là : (1-48) Nếu gọi β là góc thông sớm, ta có với α là góc thông chậm hay góc mở thì điều kiện an toàn (1-48) là : (1-49) 0 μ+δ id i θ θ O E U U2a U2c U2b U2a Hình 1.11 : Chế độ nghịch lưu phụ thuộc trong mạch chỉnh lưu tia ba pha Nếu điều kiện này không được bảo đảm thì nghịch lưu sẽ rơi vào trạng thái sự cố, van cần khoá sẽ dẫn tiếp, không thực hiện được chuyển mạch giữa các van và dòng chỉnh lưu, điện áp không kiểm soát được. Hình 1.12 : Trạng thái lật nghịch lưu khi β<βmin i3 i1 i3 i2 0 β<βmin β=βmin μ+δ id i θ θ O E U U2a U2c U2b U2a 1.2.2. Đặc tính cơ của hệ truyền động chỉnh lưu tiristo - động cơ một chiều 1.2.2.1. Chế độ dòng liên tục Id chính là dòng điện phần ứng động cơ. Ta có sơ đồ thay thế như sau: I Rt Xk Ed E Hình 1.13 : Sơ đồ thay thế CL- D Phương trình đặc tính cơ của hệ : Độ cứng của đặc tính cơ : Tốc độ không tải lý tưởng : (1-50) Khi góc điều khiển biến thiên trong vùng bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu, động cơ có thể làm việc ở chế độ động cơ nếu sức điện động E còn dương và ở chế độ hãm ngược nếu sức điện động E âm. Khi góc điều khiển biến thiên trong vùng và tải có tính chất thế năng để quay ngược chiều động cơ thì cả Ed và E đều đổi dấu. Nếu sức điện động của động cơ lớn hơn giá trị trung bình của sức điện động của bộ biến đổi thì dòng điện phần ứng vẫn chảy theo chiều cũ, động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh, các tiristo sẽ dẫn dòng trong thời gian nửa chu kì âm của điện áp lưới. Góc điều khiển lớn hơn , bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, biến cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều cùng tần số lưới, trả về lưới. Dòng điện trung bình của mạch phần ứng và phương trình đặc tính cơ là: (1-51) (1-52) Góc chuyển mạch được tính như sau : (1-53) Điều kiện làm việc an toàn của nghịch lưu phụ thuộc là : Hãm tái sinh Nghịch lưu phụ thuộc M,I Biên liên tục α=1500 α=900 α=00 ω O Chỉnh lưu Hình 1.14 : Đặc tính cơ của hệ CL - D Tốc độ tối đa cho phép hệ CL - Đ làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc: (1-54) 1.2.2.2. Chế độ dòng điện gián đoạn Đặc tính dòng điện gián đoạn là các đoạn cong nét liền rất dốc và sát trục tung. Hệ thống không làm việc ổn định ở vùng dòng điện gián đoạn nếu không áp dụng các phương pháp tự động điều chỉnh đặc biệt. Trạng thái biên liên tục là trạng thái mà góc dẫn λ = và góc chuyển mạch μ = 0. Biên liên tục này được xác định bởi phương trình (1-45). 1.2.2.3. Ưu nhược điểm của hệ T - D - Ưu điểm : - Tác động nhanh, không gây ồn. - Dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất cao. - Nhược điểm : - Do các van bán dẫn có tính phi tuyến nên dạng điện áp ra có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ trong máy điện - Trong các truyền động có công suất lớn còn làm xấu dạng điện áp nguồn và lưới xoay chiều. - Hệ số công suất của hệ nói chung là thấp. 1.3. Hệ thống truyền động xung áp - Động cơ một chiều [1] 1.3.1. Điều chỉnh xung áp mạch đơn Trong sơ đồ điều chỉnh xung áp - động cơ, điện áp và dòng diện của động cơ uĐ, iĐ có giá trị dương. Các giá trị trung bình của điện áp và dòng điện phần ứng UĐ, I và sức điện động của động cơ E khi đóng và khi ngắt liên tục khoá S sẽ xác định được nếu biết luật đóng cắt của khoá S. R L iđk S ΔUR ΔUL E iN UN i iĐ0 UĐ D0 Hình 1.15 : Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh xung áp - động cơ Nguyên lý hoạt động : + Khi khoá S mở : uĐ = uN và i = i N + Khi khoá S đóng : iN = 0; uĐ = 0 và i = iD0 ( do tác dụng duy trì dòng của điện cảm L) Phương trình cân bằng điện áp : (1-55) (1-56) 1.3.1.1. Chế độ dòng điện liên tục Tại thời điểm t = 0+ khoá S bắt đầu thông : UĐ = UN , i = Imin . Nếu coi sức điện động E không đổi trong một chu kỳ đóng ngắt cảu khoá S ta có nghiệm của (1-56) là : (1-57) Tư = L/R - hằng số thời gian của mạch phần ứng với Tại t = tđ khoá S bắt đầu ngắt : UĐ = 0 (1-58) Van D0 dẫn nên phương trình cân bằng điện áp : (1-59) Với t’ = t - tđ + Khi t’ = 0+ : i = Imax , nghiệm của phương trình (1-59) là (1-60) Với + Khi t’ = T - tđ tức là tại t = T : i = Imin (1-61) Ta tính được các giá trị Imax và Imin là : (1-62) (1-63) Khi S thông liên tục tđ = T thì dòng điện phần ứng sẽ không đổi và bằng: (1-64) T tđ O Hình 1.16 : Giản đồ điện áp và dòng điện khi bộ biến đổi làm việc ở chế độ dòng điện liên tục. UN t t t O UĐ i Imin O Imax T tđ T tđ iđk 1.3.1.2. Chế độ dòng điện gián đoạn Khi thời gian mở của khoá S giảm đến một giá trị tới hạn nào đó thì dòng điện Imin = 0, hệ thống sẽ làm việc ở trạng thái biên giới chuyển từ chế độ dòng liên tục sang chế độ dòng điện gián đoạn. Từ (1-63) ta có : (1-65) Hoặc ở dạng thu gọn : (1-66) Trong đó , , Tại trạng thái biên liên tục và trong vùng dòng điện gián đoạn do Imin = 0, với ta có : (1-67) Từ (1-60) và (1-67) : (1-68) Trạng thái biên giới là trạng thái tx = T .Dòng điện này sẽ bằng không tại thời điểm t = tx , hoặc t’ = tx - tđ , thay các điều kiện này vào (1-65) ta tính được tđgh khi biết thông số của mạch và các giá trị UN , E: (1-69) Do yêu cầu đóng ngắt với tần số cao nên khoá S thường là khoá bán dẫn. Khoá S được điều khiển đóng ngắt theo sơ đồ sau: - + TF TC C - + V0 L D0 Tải Hình 1.17: Sơ đồ nguyên lý điều khiển đóng cắt khoá S 1.3.1.3. Đặc tính cơ của hệ Để xây dựng được đặc tính cơ ta cần tìm giá trị trung bình của điện áp và dòng điện của động cơ: (1-70) Trong chế độ dòng điện liên tục tx = T nên: (1-71) (1-72) Khi tx < T thì xảy ra chế độ dòng điện gián đoạn nên mômen điện từ gián đoạn cho nên đặc tính cơ trở nên rất mềm. (1-73) Vì chế độ biên liên tục phụ thuộc vào dòng điện liên tục nên : (1-74) Biên liên tục là nửa hình elip bằng nét đứt. Giá trị cực tiểu của Iblt = 0 tại ω = 0 và tại ω = ωmax (ρ = 1) ρ = 0 ω ρ = 1 I,M O O ρ UĐ UN 1 Hình 1.18 : Đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ 1.3.2. Điều chỉnh xung áp đảo chiều Để hệ truyền động có thể làm việc ở chế độ hãm tái sinh, người ta dùng sơ đồ điều chỉnh xung áp đảo chiều. Trong đó dòng điện phần ứng có thể đảo dấu nhưng sức điện động vẫn có chiều dương. - + S2 S1 ΔL L E R iD1 D1 D2 iS2 iS1 UN iD2 Hình 1.19 : Bộ điều chỉnh xung áp đảo chiều 1.3.2.1. Nguyên lý hoạt động Khi khoá S1 và van D1 vận hành : Iư > 0 , Pđt =I.E < 0, máy điện làm việc ở chế độ động cơ. Khi khoá S2 và van D2 vận hành : E > 0, Pđt = I.E > 0, công suất này tích vào điện cảm L. Ngắt S2 trên cuộn cảm L sinh ra sức điện động tự cảm ΔUL > 0 cùng chiều với sức điện động quay E. Tổng hai sức điện động này lớn hơn điện áp nguồn UN làm van D2 dẫn, dòng điện trở lại về nguồn và trả lại nguồn phần năng lượng tích luỹ trong điện cảm L. Máy điện làm việc ở chế độ hãm tái sinh. Hình 1.20 : Giản đồ dòng điện và điện áp của bộ điều chỉnh IN D1 S1 D1 S1 D2 D1 S1 Imin O iN UĐ E I O O t t t t T tđ iđk2 iđk1 O t O UN Imax S2 S2 D2 S2 1.3.2.2. Đặc tính cơ của hệ điều chỉnh xung áp đảo chiều - động cơ ω O M O I ω I II Hình 1.21 : Đặc tính cơ - điện và đặc tính cơ của động cơ II I Đặc tính cơ - điện của động cơ : là những đường thẳng liên tục song song từ góc thứ II sang góc thứ I nhưng nằm bên trên trục dòng điện I. Đặc tính cơ của động cơ : là những đường thẳng liên tục song song từ góc thứ II sang góc thứ I và phu kín cả bốn góc phần tư. 1.3.2.3. Đặc điểm của bộ điều chỉnh xung áp đảo chiều Giá trị trung bình của dòng điện phần ứng có thể nhỏ bất kỳ và có thể bằng không do dòng điện này có phần âm. Hệ truyền động không có chế độ dòng điện gián đoạn. Chương 2 Bộ chỉnh lưu điều khiển số mentor II – M75 2.1. Giới thiệu chung về Mentor II [5] 2.1.1. Một số đặc trưng của Mentor II. 1 – Thông số Mentor II được thiết bị hóa với dải thông số được thiết kế để cung cấp cho hầu hết các ứng dụng linh hoạt với yêu cầu công nghiệp. Các thông số được sắp xếp trong thực đơn hầu hết rất thuận tiện để truy cập nhanh chóng và dễ dàng cho người sử dụng. Trong mỗi thực đơn, các thông số chỉ cần cho người sử dụng điều khiển các ứng dụng tổng thể hơn không nhìn thấy được, vì chúng không truy cập theo cách thông thường mà truy nhập qua bảo mật mức cao. Với truy cập bảo mật mức thấp, các thông số không cho nhìn thấy không xuất hiện trên màn hiển thị số. Sự sắp xếp này có hiệu quả làm giảm kích thước biểu kiến của thực đơn để tăng tiện lợi trong việc sử dụng thông thường, và đảm bảo bảo vệ tối đa cho các thông số cài đặt cho quá trình hoặc ứng dụng thực tế. 2 – Thứ tự pha nguồn cấp Mất một hay nhiều pha đầu vào được tự động phát hiện. Điều khiển sẽ chạy bất kể thứ tự pha đầu vào. 3 - Đầu ra Có 6 xung đầu ra cho thyristor (SCR). Cấu hình có thể lựa chọn làm việc với 12 xung đầu ra. 4 – Hồi tiếp tốc độ + Điện áp phần ứng động cơ, hoặc + Bộ phát tốc độ, hoặc + Bộ mã hóa (Encoder) ( đo tốc độ xung) + Thuật toán lặp tốc độ PID 5 – Tốc độ đặt + -10V + 10V + 0 10V + 4 20 mA + 20 4 mA + 0 20 mA + 20 0 mA + Đầu vào số Encoder + Tham chiếu bộ phát số bên trong 6 – Cổng truyền tin nối tiếp Cổng RS485 7 – Phản hồi dòng + Độ phân giải 0,1 % + Mức tuyến tính phản hồi dòng 2 %, độ rộng dải 80 Hz + Đáp ứng đồng bộ ở tất cả các giá trị dòng 8 – Điều khiển + Tất cả đầu vào tương tự và phần lớn đầu vào số có thể được cấu hình bởi người sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt + Thuật toán vòng lặp tốc độ PID + Dự phòng cho việc mã hóa các đầu vào cho điều khiển vị trí + Trên bảng dự phòng cho hiệu chỉnh bộ phát tốc ( đo tốc ) + Điều khiển khả trình của việc tổn thất từ trường + Phát hiện thứ tự pha và mất pha + Phần mềm chứa thuật toán tự kiểm tra vòng lặp dòng điện + Cấu trúc các tham số theo thực đơn điều khiển + Thực đơn xác định bởi người dùng cho truy cập nhanh chóng tới hầu hết các thông số được sử dụng 2.1.2 – Các chỉ dẫn Mentor II là thế hệ cải tiến cuối cùng với bộ vi xử lý mạnh, điều khiển thay đổi tốc độ động cơ DC công nghiệp. Dòng đầu ra từ 25 A ữ 1850 A. Các đặc tính điều khiển, giám sát, bảo vệ và truyền tin nối tiếp cho tất cả các cỡ dòng. Tất cả các khối có thể lựa chọn cho cấu hình đầu ra đơn hoặc 4 góc phần tư. Điều khiển đầu ra đơn xung chỉ huy cung cấp cho việc chạy thuận chiều. Điều khiển 4 góc phần tư có thể đảo chiều một cách đầy đủ. Cả hai loại trên đều điều khiển tốc độ và/hoặc momen động cơ, điều khiển 4 góc phần tư cung cấp cho việc điều khiển các chiều quay. Các thông số hoạt động được lựa chọn và thay đổi bằng các phím hoặc thông qua cổng truyền tin. Truy cập để đặt và thay đổi các giá trị thông số có thể được bảo vệ bởi hệ thống mã bảo mật 3 mức. 1 – Điều khiển động cơ một chiều Chức năng có thể điều khiển một động cơ DC trong thực tế là tốc độ, giảm momen và chiều quay. 2 – Đảo chiều Đảo chiều quay thực hiện theo một trong hai cách sau, phụ thuộc loại cầu chỉnh lưu. Cấu trúc thyristor sắp xếp đầy đủ và đơn giản nhất để hoạt động từ nguồn cấp xoay chiều 3 pha là cầu chỉnh lưu cả chu kỳ nhưng nó không có khả năng đảo cực tính đầu ra. Loại này được gọi là góc phần tư đơn hay một đầu ra, yêu cầu có khóa chuyển đổi nối mạch ngoài để đảo chiều quay nếu có yêu cầu. Nếu động cơ ứng dụng điều khiển sự làm việc cả hai chiều, với khả năng đảo chiều momen một cách nhanh chóng và có tính chu kỳ, hai đầu không song song phải được sử dụng. Cấu trúc này cung cấp phương pháp điều khiển đầy đủ theo hướng thuận và ngược, hãm thuận và hãm ngược mà không cần đảo công tắc tơ, gọi là cấu hình 4 góc phần tư, (hình 2.1). Nếu hãm được yêu cầu với cấu trúc điều khiển một đầu ra thì mạch ngoài được cung cấp (hãm động). Trong trường hợp này sự giảm tốc được điều khiển không tuyến tính. Hãm ngược Quay thuận Quay ngược Hãm thuận + M, +I - M, -I -n, -V +n, +V 1 3 2 4 Hình 2.1: Sơ đồ 4 góc phần tư của momen – tốc độ động cơ DC 4 – Điều khiển Dù với cấu trúc 1 đầu ra hay 4 góc phần tư, sự đáp ứng của động cơ là trên cơ sở hàm số điện áp đầu ra, đó là hàm của góc mở cầu thyristor và điều này có thể được điều chỉnh chính xác. Chất lượng của đáp ứng đạt được từ động cơ là phụ thuộc khả năng của logic điều khiển tới bộ nhận tín hiệu, giải thích và xử lý một giới hạn tổng thể dữ liệu về tình trạng động cơ và tình trạng mong muốn. Vài dữ liệu loại này có thể từ nguồn ngoài, như tham chiếu tốc độ, tham chiếu momen, phản hồi tốc độ...; một vài dữ liệu nhận được bên trong bởi chính logic điều khiển, ví dụ: dòng, áp đầu ra và tình trạng yêu cầu của hệ thống logic ở vài giai đoạn. Hệ thống logic yêu cầu bộ chỉ dẫn cho phép nó thực hiện quá trình thăm dò, xử lý, phát tín hiệu điều khiển mở thyristor. Các chỉ dẫn được cung cấp trong bảng mẫu của dữ liệu được chia thành các giá trị riêng hoặc các thông số cho người sử dụng để cung cấp theo đúng yêu cầu vận hành thực tế cho động cơ ứng dụng. Cách hoạt động của bộ điều khiển trong phạm vi đưa ra cho ứng dụng công nghiệp là một hàm của thông tin mà nó nhận cho việc xử lý từ chương trình của người dùng và giá trị thông số giám sát bên trong. Vì nguyên nhân này, Mentor II được sản xuất với một vi xử lý chuyên dụng và phần mềm được cấu hình bởi các thông số do người sử dụng đặt. Các thông số này được mã hóa liên quan đến hiệu suất động cơ, vì vậy người dùng có thể đặt điều khiển để đạt được sự chính xác của yêu cầu ứng dụng. Các thông số khác được cung cấp cho truyền tin, bảo mật và chức năng làm việc khác. 5 – Thực đơn Số lượng các thông số lớn, nhưng để hiểu được chúng một cách thuận tiện nhất bằng cách sắp xếp chúng vào các thực đơn, mỗi thực đơn gồm một nhóm chức năng hoặc liên hệ thực tế. Tổng thể hệ thống điều khiển logic của bộ điều khiển và sơ đồ của mỗi thực đơn riêng sẽ tìm thấy ở mục 2.3. 6 – Cổng truyền tin nối tiếp: RS485 2.1.3. Dữ liệu 1 – Thông số * Điện áp cực đại đầu vào ( L1, L2, L3, nguồn cấp vào cầu Thyristor ) 480 V + 10 % : tiêu chuẩn 525 V + 10 % : lựa chọn 660 V + 10 % : loại đặc biệt * Điện áp cấp cho động cơ tối đa Varm = 1,15 * Vsupply arm : phần ứng supply: nguồn * Điện áp đầu vào cấp cho nguồn ( E1, E2, E3 cấp cho bộ nguồn phụ ) Cân bằng 3 pha – 3 dây, 45 ữ 62 Hz, cực đại 480V + 10 % Với cấp điện áp cao hơn (525, 660 V) điện áp nguồn cấp tối đa cũng là 480 + 10 % Đầu vào tới mạch điều khiển: Tiêu chuẩn – 2 dây, 220 V – 10 % đến 480 V + 10 % * Đầu ra và tham chiếu ( khả năng ngắn mạch ) 10 V tham chiếu ± 5 % 10mA: công suất thiết bị Bộ mã hóa 300mA, ở 5 V, 12 V, 15 V (có thể lựa chọn) +24 V, 200mA cho rơle Tất cả đầu ra là dây có thể chịu được dòng ngắn mạch * Độ ẩm và nhiệt độ môi trường Giá trị nhiệt độ: 40o C ( 104o F ) Độ cao tối đa so với mực nước biển: 1000 m Giới hạn nhiệt độ lưu trữ: - 400 ữ +55oC Độ ẩm : không có đọng sương * Giảm giá trị: Giá trị định mức bị ảnh hưởng bởi: - Độ cao nơi lắp đặt: những nơi cao hơn 1000 m, giảm dòng tải 1 % cho mỗi độ cao thêm 100 m, tối đa cao 4000 - Nhiệt độ xung quanh: nhiệt độ xung quanh cao hơn 40o C, giảm 1,5 % cho mỗi oC chênh, tới 55oC 2 – Các giá trị a) Dòng đầu vào, ra: với M75 Kiểu bộ điều chỉnh Kiểu giá trị Giá trị dòng liên tục lớn nhất 1 góc phần tư 4 góc phần tư tại 400 V (phần ứng) tại 500 V (phần ứng) Đầu vào Đầu ra kW HP kW HP Aac Adc M75 M75R 30 40 38 50 60 75 b) Cầu chì và cáp Chú ý: nguồn cấp AC tới thiết bị phải thích hợp với khả năng bảo vệ chống quá tải và ngắn mạch. Bảng sau cho giá trị cầu chì tham khảo: Kiểu bộ điều chỉnh HRC Giá trị cầu chì tham khảo Chất bán dẫn (1) Kiểu kích cỡ cáp 1 góc phần tư 4 góc phần tư Giá trị đầu vào AC Giá trị đầu vào AC Giá trị đầu ra DC AC vào và DC ra A A A mm2 (2) AWG(3) M 75 100 100 Không yêu cầu 25 2 M75R 100 100 125 (4) 25 2 - Cầu chì DC phải là loại bán dẫn nhạy. Giá trị điện áp: nguồn cấp 380 V – 500 Vdc 480 V – 700 Vdc 525 V – 700 Vdc 660 V – 1000 Vdc - Cỡ cáp cho loại 3 lõi (3 dây) và 4 lõi (4 dây) bọc cách điện PVC, ruột đồng và đặt theo tình trạng xác định - Loại cáp ở 30o C (86o F) là 1,25 * giá trị dòng, 75o C, lõi đồng không nhiều hơn 3 lõi, đặt trong ống hoặc máng - Với ứng dụng mà tải quán tính thấp, và ít tái sinh thì cầu chì DC không cần thiết 2.1.4. Lắp đặt phần điện 1 – Nối đất hệ thống điều khiển Mạch điều khiển AC ngoài, như contactor, được cấp nguồn qua biến áp cách ly có trung tính nối đất giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp. Dây điều khiển được nối cùng điểm với dây tiếp địa nếu có thể hoặc lắp đặt đảm bảo rằng trở kháng vòng lặp nối đất tuân theo mã người dùng thực tế. 2 – Ngăn chặn sự quá áp Mentor II có các thành phần ngăn chặn sự quá áp để bảo vệ thyristor khỏi xung điện áp cao (thoáng qua hoặc đỉnh) xuất hiện giữa các pha. Nó được thiết kế để chịu được xung quá áp 4 kV giữa pha và đất. Trong những vùng mà thường hay có sét, đặc biệt là nơi nguồn cấp đấu tam giác nối đất được sử dụng, đưa ra lời khuyên rằng bảo vệ thêm vào nên thích hợp với điều kiện ngoài giữa pha và đất. 3 – Loại quá áp và ngăn chặn sự tăng áp Mentor II chứa bộ ngăn chặn sự tăng áp và cách ly điện tổ hợp, nó chống được sự tăng áp tới 4kV giữa các pha và giữa pha với đất. Thế hệ sản phẩm dùng480 V có thể được nối tới hệ thống nguồn cấp của loại qúa áp III ( theo tiêu chuẩn IEC 664 – 1 ). Điều này có nghĩa rằng nó thích hợp cho việc nối cố định tới bất kỳ hệ thống nguồn nào ngoài việc lắp đặt ngoài trời. Với việc lắp đặt ngoài trời nên dùng thêm bảo vệ quá áp. Cho thế hệ 525 V và 660 V có thể nối tới hệ thống nguồn quá áp loại II. Cho sự nối cố định trực tiếp tới hệ thống nguồn cấp công nghiệp nó cần cung cấp thêm khả năng ngăn chặn tăng áp giữa pha và đất. Thiết bị ngăn tăng áp thích hợp sử dụng MOV ( điện trở thay đổi oxit kim loại ) có khả năng trên diện rộng. Điều này không yêu cầu khi thiết bị được cấp cùng biến áp cách ly. Tiếp điểm rơle trạng thái được thiết kế cho loại quá áp II ở 240 V Các loại quá áp: I: mạch được bảo vệ với sự ngăn chặn tăng áp II: nguồn cấp thông dụng cho sử dụng các ứng dụng điện III: lắp đặt cứng với việc nối nguồn cố định IV: đầu vào nguồn ( ví dụ: các đồng hồ ...) 4 – Điện trở phụ tải hồi tiếp dòng Cho phép sử dụng động cơ có giá trị thấp hơn bộ điều khiển, mạch hồi tiếp dòng được định lại tỉ lệ bằng cách thay đổi trở phụ tải R234 và R235 ( hoặc cho loại M350 trở lên, có 3 điện trở R234, R235, R236 ) được gắn ở bảng nguồn. Phương trình sau cung cấp giá trị điện trở tương ứng (thích hợp ). Các điện trở mắc song song. Khi Imax = 150 % giá trị dòng tải định mức của động cơ: Cho loại M25 ữ M210R (210 Adc đầu ra ) và PCBs MDA75, MDA75R, MDA210 và MDA210R Cho loại từ M350 trở lên, 3 điện trở tải sử dụng trong mạch song song Chú ý: Nếu dòng gợn sóng đo ở đầu nối 11 nhỏ hơn 60 V p – p, nó cho phép tăng trở tải lên hệ số 1,6. Nếu trở tải được tăng, thông số 05.29 phải đặt là 1. Giá trị trở tải không được tăng với hệ số 1,6 nếu dòng gợn sóng đo ở đầu 11 lớn hơn 0,6 V và bộ điều khiển làm việc làm việc tốt hơn ở giá trị chuẩn. 5 – Mạch điều khiển Hình 2.2: Sơ đồ phân bố các thành phần mạch in trên PCB MDA2B 6 – Chú thích các cọc đấu nối Các cọc nối được lắp trên PCB MDA2B, xem 2 bảng sau: Đầu cực Mô tả Kiểu Khả trình Khối Số TB1 1 +10 V Nguồn tham chiếu 2 -10 V Nguồn tham chiếu 3 Tham chiếu tốc độ Đầu vào tương tự Có 4,5,6,7 Mục đích chung GP1 ữ GP4 Các đầu vào tương tự Có 8 Động cơ nhiệt Đầu vào tương tự 9 Cực âm máy phát tốc (đo tốc) Đầu vào tương tự 10 Cực dương máy phát tốc (0 V) Đầu vào tương tự TB2 11 Dòng điện Đầu ra tương tự 12 DAC1 Đầu ra tương tự Có 13 DAC2 Đầu ra tương tự Có 14 DAC3 Đầu ra tương tự Có 15, 16, 17, 18, 19 ST1, 2, 3, 4, 5 Các đầu ra cổ góp mở Có 20 0 V TB3 21 F1 Cho phép chạy Đầu vào số 22 F2 Đảo chiều từng nấc Đầu vào số Có 23 F3 Chạy thuận từng nấc Đầu vào số Có 24 F4 Chạy ngược (khoá) Đầu vào số Có 25 F5 Chạy thuận (khóa) Đầu vào số Có 26,27,28,29,30 F6, 7, 8, 9, 10 Các đầu vào số Có TB4 31 Cho phép (chạy) Đầu vào số 32 RESET (đặt lại cho điều khiển ngoài) Đầu vào số 33 +24 V nguồn rơle 34 Cực Đầu ra rơle (ST6) Có 35 Công tắc thường đóng Đầu ra rơle (ST6) Có 36 Công tắc thường mở Đầu ra rơle (ST6) Có 37 Cực Rơle đ/chỉnh sẵn sàng 38 Công tắc thường đóng Rơle đ/chỉnh sẵn sàng 39 Công tắc thường mở Rơle đ/chỉnh sẵn sàng 40 0 V PL5 Số Chức năng Số Chức năng Số Chức năng 1 +10 V 11 Dòng điện 21 F1 2 -10 V 12 DAC1 22 F2 3 Tham chiếu tốc độ 13 DAC2 23 F3 4 QP1 14 DAC3 24 F4 5 GP2 15 ST1 25 F5 6 GP3 16 ST2 26 F6 7 GP4 17 ST3 27 F7 8 Điện trở nhiệt 18 ST4 28 F8 9 NC 19 ST5 29 F9 10 0 V 20 0 V 30 F10 31 cho phép 21 RESET 33 24 V ngoài 34 0V 7 – Phân loại cọc nối a) Đầu ra tương tự: TB2, đầu 11 đến 14 Chỉ thị dòng phần ứng: 5 mA 3 đầu ra không xác định, 5 mA, điện áp đầu ra: -10 +10 V b) Đầu vào tương tự: TB1, đầu 3 đến 10 5 đầu vào không xác định, trở kháng 100 kΩ, điện áp đầu vào -1010V Đầu vào xác định cho nhiệt điện trở động cơ hoặc rơ le nhiệt ( mức cắt 3 kΩ, đặt ~ 1,8 kΩ ) và máy phát tốc ( đo tốc ) c) Đầu ra số: TB2, đầu 15 đến 19 TB4, đầu 34 đến 39 5 đầu ra không xác định cổ góp mở, dòng tối đa: 100 mA 1 rơle đầu ra không xác định, dòng rơle tối đa: 250 V AC – 2,2 A, 110 V AC – 5 A, 5 V DC – 5 A. Khi sử dụng đầu ra số với nguồn cấp ngoài 24 V và tải ngoài như cuộn dây rơle, điot flywheel sẽ được nối tới tải, nguồn cấp ngoài không nên cấp đến khi Mentor II cắt nguồn. d) Đầu vào số: TB3, đầu 21 đến 30 TB4, đầu 31, 32 9 đầu vào không xác định, trở kháng 10 kΩ Bộ điều khiển có thể làm việc trực tiếp trên mạch cổng xung đầu ra cho an toàn. Thời gian trễ 30 ms giữa sự di chuyển của tín hiệu có thể và góc hạn chế. Điều khiển cho phép khóa liên động bên trong bởi tín hiệu phát hiện sự cố cho an toàn tối đa. e) Các đầu ra có thể lập trình TB2: đầu 12 đến 14 Tương tự 15 đến 19 Cổ góp mở TB4: đầu 34 đến 36 Rơle f) Đầu vào có thể lập trình TB1: đầu 3 đến 7 Tương tự TB3: đầu 22 đến 30 Số g) Bộ mã hóa ( đo tốc độ xung ): tham chiếu và phản hồi Chốt Bộ mã hóa Cổng nối tiếp Tham chiếu PL4 Phản hồi tốc độ SK3/PL3* PL2 1 0 V 0 V 0 V 2 NC Nguồn cấp /TX 3 A A /RX 4 /A /A NC 5 B B NC 6 /B /B TX 7 NC NC RX 8 C C NC 9 /C /C NC 10 0 V 0 V ( KHÔNG SK3 ) PL3 nối song song với SK3, PL4 là đầu nối 10 chân cho Tham chiếu Bộ mã hóa, SK3 là ổ cắm 9 chân kiểu chữ D cho Phản hồi Bộ mã hoá T 0 ữ ± 10V 0 ữ ± 10V 0 ữ ± 10V 0 ữ ± 10V Chạy Tốt (Bình thường) 0V N/O TB1 TB3 +10V (5 mA) 1 F1 Chạy 21 -10V (5 mA) 2 F2 Đảo từng bậc 22 Tham chiếu 3 F3 Thuận từng bậc 23 GP1 4 F4 Chạy đảo chiều 24 GP2 5 F5 Chạy thuận chiều 25 GP3 6 F6 26 GP4 7 F7 27 Điện trở nhiệt 8 F8 28 Đo tốc 9 F9 29 0V 10 F10 30 TB2 TB4 Dòng điện 11 Có khả năng 21 DAC1 12 Reset 22 DAC2 13 +24 V (200 mA) 23 DAC3 14 24 ST1 15 25 ST2 16 26 ST3 17 27 ST4 18 28 ST5 19 29 0V 20 30 GP 100k trong Khả trình F 10k trở kháng đầu DAC 5mA cực đại Điện trở kéo lên vào ST 100mA cực đại Các rơle 240V AC 2,2A Hình 2.3: Đấu nối điều khiển 2.2. Hoạt động của hệ thống [5] 2.2.1. Bàn phím và hiển thị 1 – Bàn phím * Bàn phím phục vụ cho hai mục đích: - Cho phép người vận hành cấu hình điều khiển thích hợp với ứng dụng thực tế và thay đổi sự làm việc của nó, ví dụ: thay đổi thời gian tăng tốc hoặc hãm đặt lại mức bảo vệ, v...v.. Các thay đổi hiệu chỉnh có thể hiệu chỉnh khi máy chạy hoặc ngừng. Nếu chạy bộ điều khiển sẽ đáp ứng ngay lập tức với giá trị đặt mới. - Cung cấp đầy đủ thông tin về các giá trị cài đặt, trạng thái làm việc của thiết bị, các thông tin chuẩn đoán nếu thiết bị cắt. * Cho hiệu chỉnh, bàn phím có 5 phím ( hình 2. 4 ) - Sử dụng phím LEFT, RIGHT để lựa chọn thực đơn (nhóm chức năng các thông số ). Số thực đơn hiển thị bên trái dấu thập phân trong cửa sổ chỉ thị ( MENU ) - Sử dụng phím UP, DOWN để lựa chọn một thông số từ thực đơn lựa chọn, số của thông số hiển thị bên phải dấu thập phân trong cửa sổ chỉ thị ( PARAMETER ) và giá trị thông số lựa chọn hiển thị trong cửa sổ dữ liệu (DATA) - ấn phím MODE một lần để truy cập giá trị thông số hiển thị cho sự hiển thị giá trị này sáng nếu sự truy cập cho phép - Sử dụng phím UP, DOWN để hiệu chỉnh giá trị. Để hiệu chỉnh nhanh chóng, ấn và giữ một phím - ấn lại phím MODE để thoát khỏi chế độ hiệu chỉnh - Lưu giữ lại giá trị thông số sau mỗi lần thay đổi nếu không giá trị mới sẽ bị mất khi tắt nguồn điều khiển, để lưu giữ, đặt thông số ( PARAMETER ) 00 = 1 và ấn RESET 2 – Hiển thị MODE reset Adjust Menu Adjust parameter Control techniques Drive Ready Alarm Zero Speed Run Forward Run Reverse Bridge 1 Bridge 2 At Speed Current limit mentor II Digital DC Drive instructions Data Menu Parameter Hình 2.4: Bàn phím và hiển thị a) Chỉ thị: Hiển thị 4 số hàng dưới, chỉ số thực đơn ( MENU ) phía bên trái dấu thập phân, số thông số ( PARAMETER ) ở phía bên phải b) Dữ liệu: Hiển thị 4 số hàng trên chỉ giá trị thông số lựa chọn. Giá trị của mỗi thông số xuất hiện trở lại trong hiển thị dữ liệu như các số dữ liệu được thay đổi Các thông số số có giá trị từ 000 255; 000 1999; 000 1000 Các thông số bit được hiển thị 0 hoặc 1 c) Chỉ thị trạng thái 9 đèn LED bên phải PANEL chỉ thị và dữ liệu thông số hiển thị thông tin, cập nhật liên tục, về tình trạng làm việc của thiết bị và thông tin cơ sở có thể gặp thoáng qua. - LED1 ( Driver Ready – Sẵn sàng ): Đèn sáng báo hiệu sẵn sàng làm việc. Khi LED này sáng nhấp nháy là hệ thống có vấn đề - LED2 ( Alarm – Báo động ): Đèn này sáng là hệ bị quá tải - LED3 (Zero Speed – tốc độ 0): Tốc độ động cơ bé hơn tốc độ đặt zero - LED4 ( Run Forward – Chạy thuận ): Động cơ quay theo chiều thuận - LED5 (Run Reverse – Chạy ngược): Động cơ quay theo chiều ngược - LED6 ( Bridge 1 – Cầu chỉnh lưu 1 ): Cầu chỉnh lưu 1 làm việc - LED7 ( Bridge 2 – Cầu chỉnh lưu 2 ): Cầu chỉnh lưu 2 làm việc - LED8 ( At speed – Có tốc độ ): Động cơ chạy ở tốc độ yêu cầu bằng tham chiếu tốc độ - LED9 ( Current limit – giới hạn dòng ): Đèn sáng chạy chỉ ra dòng làm việc bằng dòng giới hạn: điều khiển chạy và đang cung cấp giá trị dòng cực đại cho phép. 2.2.2 – Cài đặt để chạy (Xem phần 2.3 - Đặt các tham số ) 1 – Liên kết LK1 và các khóa đặt trên PCB MDA 2B Điều khiển Mục đích SW1A Cực tính đầu vào logic. MDA2B được đánh dấu POS = 24 V, NEG = 0 V Cắt nguồn trước khi thay đổi SW1H 60 V ữ 300 V Giới hạn phản hồi phát tốc (đo tốc) SW1G 50 V ữ 200 V Giới hạn phản hồi phát tốc (đo tốc) SW1F 10 V ữ 50 V Giới hạn phản hồi phát tốc (đo tốc) LK1 Phát tốc ( đo tốc ) liên kết để hiệu chỉnh điện thế kế bộ phát tốc SW1D +15 V Lựa chọn nguồn cấp bộ mã hóa SW1C +12 V Lựa chọn nguồn cấp bộ mã hóa SW1B +5 V Lựa chọn nguồn cấp bộ mã hóa 2 – Điện thế kế RV1 ( hình 2 – 2 ) RV1: hiệu chỉnh phản hồi bộ phát tốc ( đo tốc ) Quá trình hiệu chỉnh: Sử dụng SW1 lựa chọn giới hạn tương ứng Đặt LK1 vào vị trí ADJUST Hiệu chỉnh RV1 khi giá trị thông số 03.02 là: Vmax = điện áp ở tốc độ tối đa Đặt LK1 vào vị trí Feedback, tinh chỉnh RV1 với động cơ đang chạy ở giữa 1/2 tới 3/4 tốc độ. 2.2.3. Bắt đầu Trước khi đưa Mentor II vào làm việc với tải thực tế, lựa chọn các thông tin sau đây từ nhãn động cơ, dữ liệu nhà sản xuất và các nguồn khác: Dòng phần ứng đầy tải (A), áp phần ứng (V DC), Dòng từ trường ( cảm ) (A), áp từ trường ( cảm ) (V DC), Tốc độ cơ bản (v/ph), Tốc độ cho phép tối đa khi giảm từ trường (v/ph).... 2.3. Đặt thông số ( Tham số ) [5] 2.3.1. Hiệu chỉnh các thông số. 1 - Đặt thông số Các thông số có 2 loại: giá trị số ( thực ) và giá trị bit. Thông số bằng số có thể so sánh với điện thế có thể hiệu chỉnh được sử dụng trong tín hiệu tương tự. Giá trị bit được so sánh để liên kết hoặc đóng cắt. Tất cả các thông số, gồm Chỉ đọc ( RO ) hay Đọc – Ghi ( RW ) đặt trong Mentor II chia thành 2 nhóm cho thuận tiện làm việc: Nhóm thứ 1: các thông số có thể nhìn thấy, chúng có thể được gọi ra bất kỳ khi nào Mentor bật lên. Nhóm thứ 2: các thông số không thể nhìn thấy, vì tại mức bảo mật cấp 1 chúng không xuất hiện trên màn hiển thị, chỉ xuất hiện khi được gọi lên. Các thông số này được yêu cầu cho chỉnh tinh hoạt động của một hệ thống. 2 – Thông số nhìn thấy và không nhìn thấy được. Các thông số nhìn thấy gồm RO và RW, luôn có khả năng đọc được khi bộ điều chỉnh được bật nguồn. RW thường được bảo vệ bởi 1 hay nhiều mức bảo mật và không thể thay đổi cho đến khi các mã đúng được đưa vào. Đây là mức bảo mật cấp 1, trừ khi và cho đến khi 1 mã mức cao hơn được cài đặt. Các thông số không nhìn thấy luôn yêu cầu mã mức bảo mật cấp 2, và sẽ yêu cầu mức cấp 3 ( nếu cài đặt ). Với các mã đúng, RO sử dụng được để đọc, và RW để ghi ( sửa ). Cả thông số nhìn thấy và không nhìn thấy biểu hiện những phẩm chất đặc sắc trong text và trong các biểu đồ điều khiển logic từ Menu 1 đến9 và 12, trong đó thông số không nhìn thấy được viết nghiêng. 3 – Tổ chức. Thông số được tổ chức vào chức năng – đặt quan hệ – thực đơn – bởi vậy truy cập với vài tham số riêng lẻ rất nhanh chóng và logic. 4 – Điều chỉnh Một vài thực đơn và một vài thông số nhìn thấy có thể được lựa chọn và sẽ hiển thị giá trị của nó để đọc mà không cần 1 mã bảo mật. Thủ tục vẫn như vậy nếu 1 giá trị thông số bị thay đổi, loại trừ việc đưa vào 1 mã bảo mật sẽ thường phải là hoạt động đầu tiên. Một vài thực đơn và thông số không nhìn thấy có thể được lựa chọn và giá trị của nó hiển thị để đọc và ghi ( sửa ) khi mã bảo mật đúng được đưa vào. Bất cứ khi nào người sử dụng quay trở lại thực đơn ( giữa lúc nguồn bật và tắt ), ngay lập tức phần mềm đi tới thông số cuối cùng được lựa chọn trong thực đơn đó. Đây là thuận lợi khi tạo ra một chuỗi các điều chỉnh tới 1 nhóm tham số cá biệt. 5 – Đường vào tới các tham số. Trước tiên, khi bộ điều khiển được bật nguồn trước, và nếu mức bảo mật cấp 3 không được cài đặt, tiến trình ghi ( sửa ) được dùng ngay lập tức tới 1 nhóm nhỏ các tham số nhìn thấy. Nếu bảo mật cấp 3 được cài đặt, tất cả các tham số được bảo vệ tại mọi thời điểm. 6 – Thủ tục. Thủ tục lựa chọn và thay đổi thông số được trình bày ở hình 2.5 7 – Mặc định cài đặt. Để đưa tham số điều khiển cài đặt trở về mặc định cài đặt, đặt tham số x.00 tới: 233 cho điều khiển 4 góc phần tư. 255 cho điều khiển 1 góc phần tư. và ấn RESET. Bật nguồn Chỉ thị 00.00 dữ liệu hiển thị = giá trị thông số Chọn Menu Chọn thông số Đọc hay ghi? Chọn chế độ Dữ liệu sẵn sàng? Thông số được điều chỉnh được điều khiển với đầu vào khả trình Thay đổi giá trị Giá trị mới được kích hoạt Lưu trữ gía trị mới? Chọn chế độ Đặt chỉ số tới xx.00 (thông số) Chọn chế độ Đặt dữ liệu tới 001 ấn RESET or Thông số là RO hoặc R/W được bảo vệ bởi mã bảo mật Thủ tục bảo mật tiếp theo Đọc Ghi NO YES RO R/W được bảo vệ Giá trị mới bị mất ghi tắt nguồn Giá trị mới được ghi lại trong lần bật nguồn sau NO YES M M M Thủ tục bảo mật cấp 1 Đặt chỉ số tới xx.00 (thông số) Chọn chế độ Đặt dữ liệu tới 149 M M Trạng thái Hành động Quyết định ? Hình 2.5 : Hiệu chỉnh tham số và bảo mật cấp 1 2.3.2. Tổng thể hệ thống điều khiển logic của bộ điều khiển Trên hình 2. 6 trình bày tổng thể hệ thống điều khiển logic Tín hiệu tốc độ cần điều khiển được đặt bởi tốc độ tham chiếu ( đặt ) trước khi dịch chuyển 01.01, nó sẽ giám sát liên tục giá trị tốc độ đặt. Để có được đặc tuyến đầu 01.03 thì bộ tham chiếu tương tự khả trình và bộ lựa chọn tham chiếu được đưa vào sử dụng. Bộ lựa chọn tham chiếu sẽ lựa chọn tín hiệu trên kết hợp với 1 trong các tín hiệu điều khiển từ các đầu cực điều khiển bên ngoài như Đầu cực TB3 – 21: F1 Run / Stop TB3 – 22: F2 Đảo chiều từng cấp TB3 – 23: F3 Chạy thuận từng cấp TB3 – 24: F4 Chạy ngược TB3 – 25: F5 Chạy thuận Do đó qua thông số đặt 01.03 đã lựa chọn tốc độ tham chiếu. Tốc độ này được bỏ qua hoặc được so sánh và sửa đổi bởi độ thay đổi đã chọn, thu được tín hiệu tham chiếu đặc tính cuối 02.01. Tốc độ yêu cầu cuối cùng 03.01 đạt được sau quá trình điều chỉnh giám sát giá trị tốc độ đặt sau khi nó đã bỏ qua hoặc được chỉnh sửa bởi sự thay đổi và / hoặc bởi bộ tham chiếu cứng ( thô ) và chỉnh tinh tốc độ. Nó là tốc độ đặt đưa vào mạch vòng tốc độ của thiết bị dẫn động qua điểm tổng tốc độ. Bộ khuếch đại tốc độ gồm 2 tín hiệu tốc độ: tín hiệu tốc độ đặt và tín hiệu tốc độ phản hồi. Sau khi được khuếch đại, qua thông số 03.07 sẽ thể hiện tín hiệu đầu ra của mạch vòng tốc độ P.I.D, tín hiệu này trở thành dòng điện theo yêu cầu. Thông số 04.02 sẽ cho đầu ra cuối cùng của dòng điện đối với mạch vòng dòng điện sau khi các giới hạn đã được ứng dụng. Như vậy tín hiệu tốc độ trở thành tín hiệu dòng điện đặt, cùng với tín hiệu dòng điện phản hồi đưa vào bộ khuếch đại dòng điện. Qua thông số góc mở 05.03, ta được tín hiệu đầu ra của thuật toán mạch vòng dòng điện và là tín hiệu đầu vào tham chiếu đối với ASIC mà nó phát ra các xung mở Thyristor. Phản hồi dòng điện: Thông số 05.01 là thông số đặt tín hiệu phản hồi dòng điện. Tín hiệu này xuất phát từ biến dòng bên trong. Nó được sử dụng để điều khiển mạch vòng kín và cho biết dòng điện phần ứng ( nhờ khâu giám sát dòng ) và bảo vệ động cơ ( nhờ khâu phát hiện quá tải ). Phản hồi tốc độ: Thông số 03.02 là thông số đặt tín hiệu phản hồi tốc độ. Thông số này cho phép giám sát giá trị tốc độ phản hồi, tín hiệu này xuất phát từ máy phát tốc ( đo tốc ) ( ngoài ra có thể từ bộ mã hóa hoặc điện áp phần ứng ). Việc lựa chọn được điều khiển bởi thông số 03.12 và 03.13. Thông số 03.12 sẽ kích hoạt bộ lựa chọn phản hồi số ( digital ). 03.12 đặt tới 1 để lựa chọn tín hiệu phản hồi từ bộ mã hóa, 03.12 đặt tới 0 để lựa chọn tín hiệu phản hồi tương tự. Như vậy, với trường hợp lấy từ máy phát tốc, 03.12 sẽ được đặt về 0 và do đó thông số 03.13 được dùng để kích hoạt bộ lựa chọn điện áp phần ứng / tín hiệu phản hồi tương tự bên ngoài. Thông số 03.13 sẽ đặt mặc định để chọn tín hiệu phản hồi tương tự từ tốc độ kế hoặc từ nguồn tương đương bên ngoài nối ở đầu cực TB1 – 09. Sau khi đã lựa chọn được thì giá trị tốc độ phản hồi này được sử dụng cho việc điều khiển tốc độ động cơ theo mạch vòng kín. Một thế điện kế được sử dụng làm thang đo cho tín hiệu phản hồi của máy phát tốc. Tốc độ phản hồi từ thông số 03.02 được cộng với tốc độ yêu cầu cuối cùng từ thông số 03.01 tại điểm tổng tốc độ theo mạch vòng. - Ngoài ra đầu cực TB4 – 31 ( enable – cho phép) được nối tới bộ khuếch đại dòng điện để phát hiện lỗi. AC POWER SUPPLY Phát hiện quá tải giám sát dòng giám sát tốc độ Máy biến dòng Góc mở bộ khuếch đại dòng Phản hồi dòng điện dòng tham chiếu Mạch vòng dòng điện bộ khuếch đại tốc độ tốc độ đặt đặt điều khiển Giới hạn dòng đường cong tốc độ đặt đặc tuyến lựa chọn tốc độ đặt lựa chọn tham chiếu tham chiếu tương tự tham chiếu tương tự Phát hiện lỗi Chạy thuận 25 Chạy ngược 24 chạy thuận từng cấp 23 đảo chiều từng cấp 22 stop 21 cho phép 31 cầu thyristor 05.03 04.02 05.01 03.07 03.01 03.02 02.01 01.03 01.01 m t Sử dụng các đầu vào và đầu ra khả trình Chốt kiểm tra ( biến vòng lặp) Các đầu cực cho điều khiển ngòai tổng thể hệ thống điều khiển logic Hình 2.6: Tổng thể hệ thống điều khiển logic 2.3.3. Danh mục các tham số 1 – Danh sách các thực đơn ( Menu ) Menu Mô tả 00 Thực đơn người sử dụng 01 Tốc độ đặt – Lựa chọn nguồn và giới hạn 02 Đường cong ( đặc tuyến ) tăng tốc và giảm tốc 03 Lựa chọn phản hồi tốc độ và vòng lặp tốc độ 04 Dòng – lựa chọn và giới hạn 05 Vòng lặp dòng điện 06 Điều khiển trường 07 Đầu vào và ra tương tự 08 Đầu vào logic 09 Đầu ra trạng thái 10 Logic trạng thái và thông tin sự cố 11 Tổng hợp 12 Ngưỡng khả trình 13 Khóa số 14 Cài đặt hệ thống MD29 15 Thực đơn ứng dụng 1 16 Thực đơn ứng dụng 2 Mô tả tham số: RW : đọc/ghi RO : chỉ đọc Bit : hai trạng thái cho một thông số 0, 1. Bi : hai cực Uni : đơn cực Int : số nguyên 2 – Menu 00: Thư viện người sử dụng – tham khảo Menu 11. Bao gồm 10 tham số ( 00.01 tới 00.10 ). 3 – Menu 01: Tốc độ đặt – lựa chọn nguồn và giới hạn. Trên hình 2. 7 trình bày Menu 01 ( có 20 tham số ) ở đây có 4 tốc độ tham chiếu ( đặt ), thông số 01.17, 01.18, 01.19, 01.20. Mỗi một tốc độ tham chiếu này có thể được cho bởi bất kỳ một giá trị nào trong phạm vi -1000 +1000 ( giá trị 1000 tương đương tốc độ cao nhất ) và có thể ghi lại nhờ bàn phím, tín hiệu đầu vào có thể lập trình hoặc liên kết nối tiếp ( giao diện ) ở bất kỳ thời điểm nào. Điểm đến mặc định cho tốc độ tham chiếu bên ngoài ( điểm TB1 –3) là tốc độ tham chiếu 1, có nghĩa là tốc độ tham chiếu bên ngoài được thể hiện bằng tốc độ tham chiếu 1 trừ khi có sự lựa chọn khác từ 3 tốc độ tham chiếu kia. Lợi ích của các thông số của 4 tốc độ tham chiếu trên cho khả năng linh hoạt trong việc sử dụng tốc độ tham chiếu từ thiết bị khác. Tốc độ tham chiếu bên ngoài bổ sung như vậy có thể được xử lý bằng tín hiệu vào tương tự có mục đích chung ( menu 07 ), hoặc tín hiệu đầu vào số ( menu 08). Hai bộ lựa chọn: lựa chọn tham chiếu 1 01.14 và lựa chọn tham chiếu 2 01.15, điều khiển việc ứng dụng 4 tốc độ tham chiếu bên trong như là nguồn tốc độ tham chiếu. Hai bộ lựa chọn này kết hợp lại sẽ cho phép lựa chọn bất kỳ tốc độ nào trong 4 tốc độ tham chiếu 01.17 ữ 01.20 theo bảng sau: 01.14 01.15 Lựa chọn tham chiếu 0 1 0 1 0 0 1 1 01.17 01.18 01.19 01.20 Tốc độ tham chiếu lựa chọn được là tốc độ tham chiếu trước khi dịch chuyển 01.01. Thông số 01.01 cũng được sử dụng để kích hoạt khóa liên động tốc độ tham chiếu 0 01.16. Thông số 01.16 là phương tiện ngăn cản việc khởi động thiết bị dẫn động ( hay bộ điều khiển ) cho đến khi tốc độ tham chiếu tương tự bên ngoài hay bên trong gần với giá trị 0. 8 < 01.01 < + 8 ( các giá trị bằng 0,1 % giá trị tốc độ cao nhất ). Tiện ích này thuận tiện cho việc áp dụng để an toàn và cho phép người vận hành xác định được tốc độ bằng cách quan sát quá trình Bộ cộng tín hiệu bao gồm tốc độ đặt trước khi dịch chuyển 01.01 và tín hiệu dịch chuyển từ 01.04. Tham chiếu dịch chuyển tương tự 01.04 ( phạm vi từ -1000 +1000 ) là một giới hạn yêu cầu tốc độ khả trình bổ sung cho tốc độ tham chiếu 01.01, nó là một tín hiệu đầu vào dùng để chỉnh sửa tốc độ thực tế. Từ bộ cộng này, được tốc độ tham chiếu sau khi dịch chuyển 01.02. Thông số 01.02 giám sát giá trị tốc độ tham chiếu sau khi dịch chuyển trước khi đưa vào bộ lựa chọn tham chiếu hai cực 01.10. Khi 01.10 được đặt tới 1, thì nó cho phép thiết bị dẫn động đáp ứng tốc độ tham chiếu tương tự 2 cực 01.02, trong trường hợp đó hướng quay được xác định bởi tín hiệu 2 cực: cực (+) cho quay theo chiều thuận, cực (-) cho quay theo chiều ngược lại. Khi 01.10 = 0, thiết bị dẫn động đáp ứng chế độ 1 cực, các tín hiệu (-) – (+) được xử lý như một tốc độ 0 yêu cầu. Sau đó, tốc độ đặt tiếp tục được lựa chọn bởi bộ lựa chọn từng cấp 01.13. 01.05 trở thành nguồn tốc độ tham chiếu khi được lựa chọn bởi 01.13 ( được điều khiển theo mặc định bởi các đầu cực TB3 – 22, TB3 – 23 ). Nó là phương tiện thuận tiện để đặt độ chênh tốc độ theo yêu cầu ( và thường nhỏ hơn ) so với tốc độ tham chiếu bình thường. Phải nhỏ hơn tốc độ lớn nhất được đặt bởi 01.06 và 01.09. Tín hiệu tốc độ tham chiếu tiếp tục được đưa tới bộ lựa chọn đảo chiều 01.12. Bộ này chuyển đổi cực của tín hiệu tốc độ tham chiếu. Nó có tác dụng ( trong điều khiển 4 góc phần tư ) đến việc đảo chiều tín hiệu tốc độ mà không phụ thuộc vào hướng quay danh định ( bình thường ) của động cơ. Giá trị mặc định của 01.12 = 0 thì không áp dụng sự đảo chiều. Nó được điều khiển mặc định bởi các đầu cực TB3 – 22 ữ TB3 – 25. Tín hiệu tốc độ tham chiếu sau đó kết hợp với tín hiệu lựa chọn từ các thông số 01.06 ữ 01.09 để lựa chọn giới hạn tốc độ. Tín hiệu tốc độ tham chiếu có giới hạn tiếp tục được điều khiển bởi bộ điều khiển đặt “ON” 01.11. Nó được áp dụng cho tốc độ đặt trước khi dịch chuyển 01.03. 01.11 được mặc định = 0 nếu đầu cực TB3 – 21 ( cho phép chạy – RUN PERMIT ) không bị kích hoạt. Thông số 01.11 cũng tùy thuộc vào trạng thái của các hàm logic thông thường ( như 08.11 ). Thông số 08.01 sẽ cho tín hiệu đầu vào cho phép chạy F1. 08.01 = 0: dừng thiết bị dẫn động . 08.01 = 1 thì thiết bị dẫn động bắt đầu có khả năng. Thông số này giám sát tín hiệu đầu vào điều khiển cho phép khởi động thiết bị dẫn động từ đầu cực TB3 – 21 và chỉ thị tình trạng. Tín hiệu đầu vào này thực hiện chức năng dừng thiết bị dẫn động khi chạy vượt ở chế độ điều khiển tốc như sau: - Tín hiệu vào phải có hiệu lực để thiết bị dẫn động có thể khởi động. - Nếu tín hiệu vào không có hiệu lực thì 08.01 làm cho tham chiếu đặc tuyến đầu 01.03 được đặt về 0. Khi đó thiết dẫn động sẽ dừng trừ khi dừng sự thay đổi 02.03 có hiệu lực. Như vậy cuối cùng có được tham chiếu đặc tuyến đầu 01.03, tức là tốc độ tham chiếu cuối cùng trước khi bất kỳ sự thay đổi tốc độ nào được áp dụng. 4 – Menu 02: Đặc tuyến tăng và giảm tốc Trên hình 2. 8 thể hiện Menu 02 ( có 19 thông số ) Những nguyên tắc lựa chọn cho phép đặt các đặc tuyến như sau: 1 – Không có sự thay đổi tốc độ nào cả, bỏ qua các hàm thay đổi. Tức là, nếu không thể đặt các đặc tuyến thì có thể bỏ qua chức năng thay đổi tốc độ bằng cách làm cho tham chiếu đặc tính cuối 02.01 bằng tham chiếu đặc tính đầu 01.03, qua khâu dừng logic. 2 – Lựa chọn các đường cong thuận hoặc ngược cho các điều kiện vận hành bình thường và sự lựa chọn đường cong riêng biệt cho từng cấp. Sự đáp ứng việc lựa chọn đặc tuyến tạo điều kiện cho sử dụng thiết bị linh hoạt nhất. Có 2 giá trị đường cong cho mỗi một chế độ vận hành, ví dụ: gia tốc theo hướng thuận 1 và 2, giảm tốc theo hướng thuận 1 và 2... Cụ thể: Khi đó sẽ có bộ lựa chọn thay đổi tốc độ ( tăng hay giảm ) giữa hai nhóm, đó là: 02.14, 02.15, 02.16, 02.17. Sau đó bộ lựa chọn đặc tuyến chung 02.18 cho phép chuyển đổi giữa 2 nhóm. Ngoài ra nó có thể thay đổi tốc độ 1 và 2 của bất kỳ góc phần tư nào trong 1 sự lựa chọn chung. Bộ lựa chọn 02.18 có thể được điều khiển bởi bất kỳ đầu vào số khả trình nào. 02.18 Lựa chọn 0 1 Nhóm 1 (02.14 02.17 = 0) Nhóm 2 (02.14 02.17 = 1) Để kích hoạt thay đổi theo cấp, một tín hiệu lựa chọn được yêu cầu từ bộ lựa chọn thay đổi theo cấp 01.13 bổ sung vào hàm cho phép thay đổi theo cấp 02.13. Để lựa chọn thay đổi tỉ lệ theo cấp 02.12 thì 01.13 = 1 02.13 = 1 khi đó có thể xác định được tỉ lệ tăng và giảm theo cấp. Sau quá trình lựa chọn, thời gian gia tốc và giảm tốc có thể giữ nguyên nếu thang đo ì 10 02.19 = 0 hoặc tăng gấp 10 lần nếu 02.19 = 1. Quá trình thay đổi có thể bị gián đoạn bởi thông số giữ đặc tuyến 02.03, thông số này giữ tín hiệu đầu ra tại giá trị hiện có của nó khi đặt 02.03 = 1. Khi đó đường cong không thể chạy đè ( vượt ) đặc tính này. Cuối cùng , giá trị tín hiệu tốc độ tham chiếu sau khi thay đổi được giám sát bởi tham chiếu đặc tính cuối 02.01, khi mà thông số cho phép thay đổi 02.02 = 1. 5 – Menu 03: Lựa chọn phản hồi và vòng lặp tốc độ Trên hình 2. 9 thể hiện Menu 03 ( có 29 tham số ) Mạch vòng tốc độ: Các tín hiệu vào mạch vòng tốc độ chính là đặc tính cuối của tốc độ đặt 02.01 và tốc độ đặt cứng ( thô ) 03.18. Đặc tính cuối 02.01 khi qua bộ lựa chọn đặc tuyến đầu ra 03.21 thì nó sẽ được cộng vào điểm tổng tốc độ mạch vòng ( bộ cộng ) nếu 03.21 = 1. Nếu 03.21 = 0 thì tốc độ đặt có thể chỉ là tốc độ đặt thô 03.18. Tức là khi bộ lựa chọn tốc độ tham chiếu cứng 03.19 = 1 và tham chiếu “ON” 01.11 = 1 thì 03.18 được cộng thêm vào điểm tổng của mạch vòng tốc độ. Tín hiệu đầu vào đã được lựa chọn có thể bị thay đổi bằng cách chỉnh tinh tốc độ 03.22 . Thông số này được sử dụng để hiệu chỉnh tín hiệu tốc độ đặt từ đó sửa đổi hoặc đưa ra một độ dịch chuyển nhỏ. 03.22 = 0 sẽ cho giá trị độ dịch chuyển là - 8 đơn vị. 03.22 = 128 ( mặc định ) sẽ cho độ dịch chuyển bằng 0 03.22 = 255 sẽ cho giá trị độ dịch chuyển là + 8 đơn vị. Kết quả của bộ cộng này là tốc độ yêu cầu cuối cùng 03.01. Thông số này là tốc độ đại diện cho mạch vòng tốc độ của thiết bị dẫn động qua điểm tổng tốc độ, luôn luôn giám sát giá trị tốc độ tham chiếu sau điểm tổng đó. Tốc độ yêu cầu cuối cùng 03.01 sẽ cộng số học với tốc độ phản hồi 03.02 thành tốc độ cuối cùng. Lỗi tốc độ 03.06 là kết quả của tổng tốc độ cuối cùng đó sau khi qua bộ lọc lỗi tốc độ 03.25, được tính toán như sau: Trong đó f: tần số nguồn cung cấp, 03.05: đầu ra bù IR Tác dụng của bộ lọc là giảm ảnh hưởng đến tín hiệu lỗi tốc độ. Lỗi tốc độ cuối cùng được xử lý bởi hàm P.I.D như sau: * 03.09: Tỉ lệ ( P ) hệ số khuếch đại mạch vòng. Đây là hệ số mà lỗi tốc độ được nhân để có được giới hạn hiệu chỉnh: * 03.10: Tích phân ( I ) hệ số khuếch đại tốc độ mạch vòng Đây là hệ số mà lỗi tốc độ được nhân để có được giới hạn hiệu chỉnh: Trong đó f là tần số cung cấp * 03.11: Đạo hàm ( D ) hệ số khuếch đại tốc độ mạch vòng: Đây là hệ số mà lỗi tốc độ được nhân để có được giới hạn hiệu chỉnh. Bộ lựa chọn 03.24 sẽ lựa chọn hệ số vi phân của P.I.D trong mạch vòng tốc độ từ 3 nguồn sau: 1 = Lỗi tốc độ 03.06: Khi đó tín hiệu đầu ra là ( - ) nếu lỗi tốc độ tăng. Điều đó có hiệu ứng tắt dần. 2 = Yêu cầu tốc độ cuối cùng 03.01: Khi đó tín hiệu đầu ra là ( + ) khi yêu cầu tốc độ cuối cùng tăng. Điều đó được gọi là tốc độ cấp theo chiều tiến. 3 = Tốc độ phản hồi 03.02: Khi đó tín hiệu đầu ra là ( - ) nếu tốc độ phản hồi tăng. Do đó cũng có hiệu ứng tắt dần nhưng chỉ phụ thuộc vào sự thay đổi giá trị của tốc độ phản hồi, không phụ thuộc vào tốc độ tham chiếu. Đặc tính tốc độ mạch vòng tối ưu đạt được bằng cách kết hợp tất cả 3 hệ số khuếch đại của thuật toán P.I.D sau đó trở thành tín hiệu đầu ra mạch vòng tốc độ 03.07. Kết luận Tài liệu tham khảo Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền(2004),Truyền động điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ Thuật. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi(1998),Điều chỉnh tự động truyền động điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật. Nguyễn Hồng Thanh, Nguyễn Phúc Hải(1999),Máy điện trong thiết bị tự động, Nhà xuất bản Giáo Dục. Phạm Công Ngô(1998),Lý thuyết điều khiển tự động, Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật. Control Techniques(1998),User Guide Mnetor II - DC Drives 25A to 1850A output, Control Techniques Drives Ltd.