Đề cương ôn thi tốt nghiệp - BM TĐHCN - KT Điều khiển động cơ điện

1. BM-TTN-02
Khoa: Điện - ĐTVT
Bộ môn: Tự động hóa công nghiệp
ĐỀ CƯƠNG ÔN THI TỐT NGHIỆP
Môn học: Kỹ thuật điều khiển động cơ
1. NỘI DUNG CHÍNH
Các kiến thức điều khiển động cơ dị bộ, biến tần, lựa chọn thiết bị cho hệ điều
khiển động cơ.
2. PHƯƠNG THỨC HỌC TẬP
Tự học + tham gia ôn thi (nếu tổ chức lớp)
3. TÀI LIỆU ÔN TẬP
Lê Quang Đức, Kỹ thuật điều khiển động cơ, Bài giảng môn học, 2012
Các tài liệu về truyền động điện, biến tần, điều khiển động cơ
4. NỘI DUNG CHI TIẾT
1. Điều khiển tốc độ động cơ dị bộ bằng điều khiển điện áp, soft starter
 Nguyên lý hoạt động: đặc tính cơ của động cơ dị bộ khi thay đổi điện áp, Monent
tới hạn giảm, s tới hạn không đổi, vùng làm việc không đổi.
 Khi giảm điện áp chỉ giảm được rất ít tốc độ, moment thấp
 Phương pháp giảm điện áp dùng triac, sơ đồ đấu nối, phương pháp điều khiển góc
mở
 Ứng dụng: chỉ để khởi động động cơ dị bộ, chủ yếu với các tải biến thiên (bơm ly
tâm, quạt),
 Soft starter: cấu tạo chung, ứng dụng, lợi ích chống quá dòng khi khởi động, sụt
áp lưới, shock cơ khí
 Cấu hình phần cứng, đấu nối trực tiếp, đấu nối qua tam giác, đấu thêm bypass
contactor
 Các đầu vào logic, các tín hiệu đầu ra logic
 Chức năng bảo vệ, các thông số cài đặt cơ bản, thời gian khởi động, điện áp ban
đầu, thời gian hãm
 Đấu nối cơ bản với 1 soft Start
2. Cấu tạo của bộ biến tần và phương pháp điều chế độ rộng xung PWM
 Sơ đồ bộ inverter gián tiếp dùng bộ chỉnh lưu có điều khiển, điều khiển U ở bộ
chỉnh lưu, điều khiển f bằng thay đổi tần số điều khiển mạch nghịch lưu.
 Bộ chỉnh lưu, bộ nghịc lưu, mạch trung gian, bộ lọc, DC choke, AC choke, bộ xạc
tụ khi khởi động,
 Các thiết bị hỗ trợ hãm: khi tần số phát ra (tần số từ trường quay) thấp hơn tốc độ
quay của rotor, năng lượng từ mạch điện động cơ trả ngược lại DC bus. Năng
lượng dạng điện năng nạp vào tụ điện, nâng cao điện áp DC bus. Nếu không có

2. BM-TTN-02
bộ nghịch lưu phụ thuộc thì điện áp DC trên tụ cao lên. Bố trí thiết bị logic nhận
biết điện áp cao, xuất tín hiệu đóng transistor xả dòng điện qua điện trở hãm
 Nguyên lý tạo dòng điện xoay chiều hình sin bằng kỹ thuật PWM
 Nguyên lý tạo điện áp xoay chiều tần số và biên độ bất kỳ với kỹ thuật PWM, cách
thay đổi điện áp, cách thay đổi tần số
3. Các giải pháp hãm động cơ AC dùng biến tần
 Hãm DC injection, còn gọi là hãm động năng dùng điện một chiều. Ôn lại khái
niệm hãm động năng dùng điện áp một chiều vào cuộn dây stator, nguyên lý hoạt
động của hãm động năng điện áp một chiều. Điện áp 1 chiều cấp dòng điện 1
chiều đi qua hai pha, tạo ra từ trường không đổi trong khe khí, động cơ hoạt động
như máy phát điện một chiều không cổ góp, ngắn mạch đầu ra. Rotor quay tao
điện áp ngắn mạch trên rotor, cơ năng chuyển thành nhiệt tản trên rotor. Phương
pháp chỉ sử dụng để dừng động cơ, moment hãm giảm dần. Thông thường cần cài
đặt giá trị dòng điện một chiều và thời gian hãm.
 Hãm tái sinh dùng nghịch lưu phụ thuộc: lắp thêm một bộ nghịch lưu phụ thuộc
song song với bộ chỉnh lưu , nghịch lưu hoạt động tương tự ở động cơ 1 chiều, tái
sinh điện về lưới. Vẽ sơ đồ đầu nối. Ưu điểm: tiết kiệm điện khi động cơ thường
xuyên hãm, nhược điểm chi phí ban đầu cao, chỉ thích hợp với các tải thay đổi tốc
độ và chiều chuyển động thường xuyên.
 Nối các DC bus của các biến tần khác nhau với nhau: dễ thực hiện, giá rẻ, khi
động cơ này hãm thì năng lượng nuôi động cơ khác, vẽ sơ đồ. Nhược điểm: nếu
tất cả các động cơ đều hãm thì phải bố trí thêm điện trở
 Hãm động năng qua điện trở: vẽ sơ đồ, logic so sánh điện áp DC bus với điện áp
chuẩn, đóng transistor, các đầu ra dùng cho đấu nối, ưu điểm đơn giản, nhược
điểm tốn điện, tốn điện trở, thích hợp với thiết bị hoạt động liên tục, ít hãm, đảo
chiều. Tính toán điện trở hãm cho biến tần. Điện trở công suất cần tính tóan theo
2 thông số: điện trở và công suất. Trường hợp giảm tốc từ cao xuống thấp: tính
hiệu số cơ năng chia cho thời gian, có công suất cần tản ra. Trường hợp hãm tải
thế năng thì tính hiệu thế năng, chia thời gian hạ tải. Cần biết điện áp, dòng điện
cho phép, suy ra điện trở cần.
4. Điều khiển tần số động cơ dị bộ 3 pha, phương pháp u/f = const
 Sơ đồ thay thế động cơ dị bộ đơn giản hóa
 Đặc tính cơ động cơ dị bộ 3 pha khi thay đổi tần số
 Mối quan hệ của moment tới hạn với tần số và điện áp, công thức tính gần đúng,
tỷ lệ thuận với bình phương điện áp, tỷ lệ nghịch với tần số, (bỏ qua điện trở ngắn
mạch)
 Mối quan hệ của dòng điện từ hóa (dòng không tải), tỷ lệ thuận với U/f
 Tỷ lệ U/f=const, bảo đảm moment quá tải không đổi, dòng điện từ hóa không đổi
bảo đảm từ thông không đổi, điểm làm việc tối ưu của động cơ.
 Nhược điểm của phương pháp u/f: ảnh hưởng điện trở khi tần số thấp, quá trình
quá độ, giá trị dòng điện cao
 Mô hình biến tần điều khiển U/f= const
5. Chọn biến tần theo đặc tính khai thác

3. BM-TTN-02
 Điểm làm việc trên đặc tính khai thác của biến tần
 Vùng làm việc thấp tốc, đặc tính cho động cơ tự làm mát
 Đặc tính cho động cơ làm mát ép buộc
 Đặc tính cho vùng làm việc quá tốc
 Đặc tính cho vùng làm việc quá tải trong 2 phút,đặc tính quá tải 1 s: ứng dụng
 Chọn biến tần theo yêu cầu quá tải của ứng dụng: chọn cho tải bơm quạt
 Yêu cầu quá tải khi khởi động của tải nâng hạ, chọn biến tần cho tải nâng hạ
6. Tính năng điều khiển của biến tần - bộ điều khiển PID
 Yêu cầu điều khiển ổn định lưu lượng, áp suất … đối với các lọai bơm sử dụng
biến tần.
 Sơ đồ khối và nguyên lý điều khiển PID dùng biến tần
 Đấu nối cơ bản khi sử dụng chế độ PID, đấu nối động lực và đấu nối điều khiển
 Các thông số quan trọng cần cài đặt điều khiển PID
7. Tính năng điều khiển của biến tần - điều khiển kết hợp hãm trình tự
 Yêu cầu điều khiển phanh cơ khí trong tải nâng hạ: chống rơi khi sự cố điện, yêu
cầu nhả phanh đồng bộ với tốc độ khi khởi động chống shocck, yêu cầu bóp phanh
đúng thời hạn
 Cấu hình phần cứng của biến tần để phối hợp điều khiển phanh cơ khí
 Đặc tính điều khiển: vẽ đặc tính phối hợp, thời gian nhả thắng, thời gian bóp
thắng, giá trị dòng điện giữ, giá trị tốc độ giữ.
 Đấu nối cơ bản động lực và điều khiển với hãm trình tự: mạch biến tần, mạch
phanh điện từ, mạch điều khiển phanh
8. Nêu phương pháp tiết kiệm năng lượng điện dùng biến tần, cho các loại
tải bơm, quạt sử dụng biến tần. Yêu cầu điều khiển lưu lượng - tài liệu 5.
 Đặt vấn đề điều khiển lưu lượng bơm: muốn thay đổi lưu lượng thông thường
dùng valve tiết lưu, tăng trở kháng đường ống, tốn năng lượng. Nếu giảm tốc độ
động cơ thì giảm lưu lượng mà không thêm tổn hao
 Đặc tính của bơm: mối quan hệ giữa áp suất và lưu lượng của bơm, họ đặc tính
khi tốc độ bơm thay đổi. Đặc tính hiệu suất của bơm.
 Đặc tính trở kháng hệ thống ống: quan hệ giữa áp suất và lưu lượng, họ các
đường đặc tính khi trở kháng đường ống tăng. Điểm làm việc của bơm là giao
điểm các đường đặc tính bơm và đường đặc tính.
 Vẽ điểm làm việc của bơm khi điều khiển lưu lượng bằng tiết lưu
 Vẽ điểm làm việc của bơm với các tốc độ khác nhau khi điều khiển lưu lượng bằng
biến tần.
 So sánh công suất cho một lưu lượng cố định khi sử dụng tiết lưu và sử dụng điều
tốc độ động cơ.
 Cách tính năng lượng tiết kiệm cho bơm trong 1 năm: chu kỳ phụ tải, lưu lượng,
cột áp, khối lượng riêng của nước, hiệu suất bơm, hiệu suất động cơ, hiệu suất
biến tần, tính ROI (return of investment)
9. Harmonic trong biến tần và khắc phục
 Khái niệm Harmonics, các bậc sóng hài, định nghĩa THD
 Nguyên nhân gây ra harmonics trong biến tần
 Ảnh hưởng của Harmonics đến lưới điện, lan truyền trên lưới điện

4. BM-TTN-02
 Tác hại sóng hài đến thiết bị máy điện
 Hạn chế harmonic trong biến tần
10. EMC trong biến tần và khắc phục
 Nguồn gốc EMC
 Tác hại
 Khắc phục EMC
5. THỜI GIAN ÔN THI
- Theo lịch trình của bộ môn
6. NỘI DUNG VÀ HÌNH THỨC THI:
- Hình thức thi: vấn đáp
- Nội dung thi: Theo đề cương ôn thi tốt nghiệp
TRƯỞNG KHOA
(Ký và ghi rõ họ tên)
TP. HCM, ngày … tháng … năm ……….
TRƯỞNG BỘ MÔN
(Ký và ghi rõ họ tên)