›
›

Đồ án Xây dựng hệ thống khởi động động cơ rô to lồng sóc bằng đổi nối sao tam giác bằng PLC

pdf 75 trang huongle 2810
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Xây dựng hệ thống khởi động động cơ rô to lồng sóc bằng đổi nối sao tam giác bằng PLC", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_xay_dung_he_thong_khoi_dong_dong_co_ro_to_long_soc_ban.pdf

Nội dung text: Đồ án Xây dựng hệ thống khởi động động cơ rô to lồng sóc bằng đổi nối sao tam giác bằng PLC

  1. BỘ GIÁO DỤC  ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 Xây dựng hệ thống khởi động độn g cơ rơ to lồng sĩc bằng đổi nối sao tam giác bằng PLC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành điện cơng nghiệp HảI phịng – 2011
  2. BỘ GIÁO DỤC  ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 Xây dựng hệ thống khởi động động cơ rơ to lồng sĩc bằng đổi nối sao tam giác bằng PLC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành điện cơng nghiệp Sinh viên: Tạ Văn Huy Ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Đức Minh HảI phịng – 2011
  3. Cộng hồ xã hội chủ nghĩa việt nam độc lập - tự do - hạnh phúc o0o BỘ GIÁO DỤC  ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG Nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp Sinh viên : Tạ Văn Huy – mã mã số : Lớp : ĐC1102- Ngành Điện Cơng Nghiệp. Tên đề tài : Xây dựng hệ thống khởi động động cơ rơ to lồng sĩc bằng đổi nối sao tam giác bằng PLC
  4. Nhiệm vụ đề tài 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính tốn và các bản vẽ). 2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn. 3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp:
  5. Các cán bộ hƣớng dẫn đề tài Tốt nghiệp Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất Họ và tên : Nguyễn Đức Minh Học hàm, học vị : Thạc sỹ Cơ quan cơng tác : Trƣờng Đại Học Dân Lập Hải Phịng Nội dung hƣớng dẫn : Tồn bộ đề tài Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai Họ và tên : Học hàm, học vị : Cơ quan cơng tác : Nội dung hƣớng dẫn : Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày 10 tháng 04 năm 2011. Yêu cầu phải hồn thành xong trƣớc ngày 17 tháng 07 năm 2011. Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N. Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Cán bộ hƣớng dẫn Đ.T.T.N Tạ Văn Huy. Th.S Nguyễn Đức Minh Hải Phịng, ngày tháng năm 2011 Hiệu trƣởng GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị
  6. Phần nhận xét tĩm tắt của cán bộ hƣớng dẫn. 1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp. 2. Đánh giá chất lƣợng của Đ.T.T.N (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T.T.N, trên các mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lƣợng các bản vẽ ). 3. Cho điểm của cán bộ hƣớng dẫn : (Điểm ghi bằng số và chữ) Ngày tháng năm 2011 Cán bộ hƣớng dẫn chính. (Ký và ghi rõ họ tên) 6
  7. Nhận xét đánh giá của ngƣời chấm phản biện đề tài tốt nghiệp 1. Đánh giá chất lƣợng đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phƣơng án tối ƣu, cách tính tốn chất lƣợng thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài. 2. Cho điểm của cán bộ chấm phản biện. (Điểm ghi bằng số và chữ) Ngày .tháng năm 2011 Ngƣời chấm phản biện. (Ký và ghi rõ họ tên) 7
  8. MỤC LỤC Lời mở đầu 1 Chƣơng 1 : GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 200 2 1.1. TỔNG QUAN VỀ PLC 2 1.1.1. Giới thiệu về PLC (Programmable Logic Control) (Bộ điều khiển logic khả trình) 2 1.1.2. Phân loại 4 1.1.3. Các bộ điều khiển và phạm vi ứng dụng 5 1.1.4. Các lĩnh vực ứng dụng PLC 5 1.1.5. Các ƣu điểm khi sử dụng hệ thống điều khiển với PLC 5 1.1.6. Giới thiệu các ngơn ngữ lập trình 6 1.2. CẤU TRƯC PHẦN CỨNG PLC HỌ S7 6 1.2.1. Các tiêu chuẩn và thơng số kỹ thuật họ S7-200 6 1.2.2. Các tính năng của PLC S7-200 7 1.2.3. Các module của S7-200 8 1.2.4. Giới thiệu cấu tạo phần cứng các KIT thí nghiệm S7-200. 10 1.2.5. Cấu trúc bộ nhớ của CPU 11 1.3. TẬP LỆNH 16 1.4. NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH STEP7 27 1.4.1. Cài đặt STEP7 27 1.4.2. Trình tự các bƣớc thiết kế chƣơng trình điều khiển 30 1.4.3. Khởi động chƣơng trình tạo project 31 1.4.4. Cấu trúc PROJECT STEP7 33 1.4.5. Viết chƣơng trình điều khiển 33 PHỤ LỤC 36 CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA RƠ TO LỒNG SĨC VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG 37 2.1. KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ 3 PHA 37 2.1.1. Khái niệm chung về động cơ khơng đồng bộ 37 8
  9. 2.1.1.1. Mục đích và phạm vi sử dụng 37 2.1.1.2. Phân loại 38 2.1.1.3. Thơng số kỹ thuật 39 2.1.2. Cấu rạo của động cơ rơ to lồng sĩc 41 2.1.3. Nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ 44 2.1.4. Ứng dụng của động cơ khơng đồng bộ 46 2.2 . Các phƣơng pháp khởi động động cơ khơng đồng bộ roto lồng sĩc 48 2.2.1 Khởi động trực tiếp 49 2.2.2 Giảm điện áp nhuồn cung cấp 48 2.2.3. Khởi động bằng phƣơng pháp tần số 51 2.2.4. Khởi động động cơ cĩ rãnh sâu và động cơ 2 rãnh 51 CHƢƠNG 3 : XÂY DỰNG HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ RƠ TO LỒNG SĨC BẰNG ĐỔI NỐI SAO TAM GIÁC BẰNG PLC 55 3.1 Sơ đồ khối hệ thống khởi động động cơ rơ to lồng sĩc bằng đổi nối sao tam giác bằng PLC S7 200 55 3.1.1 Mạch nguồn 24V/DC 56 3.2. Mạch động lực 59 3.3. Sơ đồ mạch điều khiển 60 3.4. Nguyên lý điều khiển 62 3.5. Các biến vào ra 62 3.6. Chƣơng trình điều khiển 63 KẾT LUẬN 65 Tài liệu tham khảo 66 9
  10. LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật sự đa dạng của các linh kiện điện tử số, các thiết bị điều khiển tự động. Các cơng nghệ cũ đang dần dần đƣợc thay thế bằng các cơng nghệ hiện đại. Các thiết bị cơng nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập trình vi điều khiển, hệ thống tự động điều khiển, vi xử lý, PLC các thiết bị điều khiển từ xa Đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trong cơng nghiệp, các dây truyền sản xuất. Để nắm bắt đƣợc khoa học tiên tiến hiện nay các trƣờng đại học,Cao Đẳng, đã và đang đƣa các kiến thức khoa học và các thiết bị mới vào nghiên cứu và giảng dạy. Hệ thống điều khiển tự động PLC, Điều khiển số, ứng dụng vi điều khiển, vi xử lý đem lại hiệu quả và độ tin cậy cao. Việc thực hiện đề tài: “Xây dựng hệ thống khởi động động cơ rơ to lồng sĩc bằng đổi nối sao tam giác bằng PLC.” Giúp cho sinh viên cĩ thêm đƣợc nhiều hiểu biết về vấn đề này. 10
  11. CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 200 1.1. TỔNG QUAN VỀ PLC 1.1.1. Giới thiệu về PLC (Programmable Logic Control) (Bộ điều khiển logic khả trình) Hình thành từ nhĩm các kỹ sƣ hãng General Motors năm 1968 với ý tƣởng ban đầu là thiết kế một bộ điều khiển thoả mãn các yêu cầu sau: - Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ hiểu. - Dễ dàng sửa chữa thay thế. - Ổn định trong mơi trƣờng cơng nghiệp. - Giá cả cạnh tranh. Thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC: Programmable Logic Control) (hình 1.1) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển số thơng qua một ngơn ngữ lập trình, thay cho việc thể hiện thuật tốn đĩ bằng mạch số. Tƣơng đƣơng một mạch số. Nhƣ vậy, với chƣơng trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật tốn và đặc biệt dễ trao đổi thơng tin với mơi trƣờng xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính). Tồn bộ chƣơng trình điều khiển đƣợc lƣu nhớ trong bộ nhớ PLC dƣới dạng các khối chƣơng trình (khối OB, FC hoặc FB) và thực hiện lặp theo chu kỳ của vịng quét. 11
  12. Hình 1.1: Cấu trúc cơ bản của một bộ PLC. Để cĩ thể thực hiện đƣợc một chƣơng trình điều khiển, tất nhiên PLC phải cĩ tính năng nhƣ một máy tính, nghĩa là phải cĩ một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lƣu chƣơng trình điều khiển, dữ liệu và các cổng vào/ra để giao tiếp với đối tƣợng điều khiển và trao đổi thơng tin với mơi trƣờng xung quanh. Bên cạnh đĩ, nhằm phục vụ bài tốn điều khiển số PLC cịn cần phải cĩ thêm các khối chức năng đặc biệt khác nhƣ bộ đếm (Counter), bộ định thì (Timer) và những khối hàm chuyên dụng. Hình 1.2: Cơ chế tác động của PLC. 12
  13. Hệ thống điều khiển sử dụng PLC. Hình 1.3: Hệ thống điều khiển dùng PLC. 1.1.2. Phân loại. PLC đƣợc phân loại theo 2 cách: - Hãng sản xuất: Gồm các nhãn hiệu nhƣ Siemen, Omron, Misubishi, Alenbrratly - Version: Ví dụ: PLC Siemen cĩ các họ: S7-200, S7-300, S7-400, Logo. PLC Misubishi cĩ các họ: Fx, Fxo, Fxon 13
  14. 1.1.3. Các bộ điều khiển và phạm vi ứng dụng. 1.1.3.1 Các bộ điều khiển. Ta cĩ các bộ điều khiển: Vi xử lý, PLC và máy tính. 1.1.3.2. Phạm vi ứng dụng. a. Máy tính. - Dùng trong những chƣơng trình phức tạp địi hỏi độ chính xác cao. - Cĩ giao diện thân thiện. - Tốc độ xử lý cao. - Cĩ thể lƣu trữ với dung lƣợng lớn. b. Vi xử lý. - Dùng trong những chƣơng trình cĩ độ phức tạp khơng cao (vì chỉ xử lý 8 bit). - Giao diện khơng thân thiện với ngƣời sử dụng. - Tốc độ tính tốn khơng cao. - Khơng lƣu trữ hoặc lƣu trữ với dung lƣợng rất ít. c. PLC. - Độ phức tạp và tốc độ xử lý khơng cao. - Giao diện khơng thân thiện với ngƣời sử dụng. - Khơng lƣu trữ hoặc lƣu trữ với dung lƣợng rất ít. - Mơi trƣờng làm việc khắc nghiệt. 1.1.4. Các lĩnh vực ứng dụng PLC. PLC đƣợc sử dụng khá rộng rãi trong các ngành: Cơng nghiệp, máy cơng nghiệp, thiết bị y tế, ơtơ (xe hơi, cần cẩu). 1.1.5. Các ƣu điểm khi sử dụng hệ thống điều khiển với PLC. - Khơng cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic nhƣ kiểu dùng rơ le. - Cĩ độ mềm dẻo sử dụng rất cao, khi chỉ cần thay đổi chƣơng trình (phần mềm) điều khiển. - Chiếm vị trí khơng gian nhỏ trong hệ thống. 14
  15. - Nhiều chức năng điều khiển. - Tốc độ cao. - Cơng suất tiêu thụ nhỏ. - Khơng cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt. - Cĩ khả năng mở rộng số lƣợng đầu vào/ra khi nối thêm các khối vào/ra chức năng. - Tạo khả năng mở ra các lĩnh vực áp dụng mới. - Giá thành khơng cao. Chính nhờ những ƣu thế đĩ, PLC hiện nay đƣợc sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động, cho phép nâng cao năng suất sản xuất, chất lƣợng và sự đồng nhất sản phẩm, tăng hiệu suất, giảm năng lƣợng tiêu tốn, tăng mức an tồn, tiện nghi và thoải mái trong lao động. Đồng thời cho phép nâng cao tính thị trƣờng của sản phẩm. 1.1.6. Giới thiệu các ngơn ngữ lập trình. Các loại PLC nĩi chung thƣờng cĩ nhiều ngơn ngữ lập trình nhằm phục vụ các đối tƣợng sử dụng khác nhau. PLC S7-200 cĩ 3 ngơn ngữ lập trình cơ bản. Đĩ là: - Ngơn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic). Đây là ngơn ngữ đồ hoạ thích hợp với những ngƣời quen thiết kế mạch logic. - Ngơn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement list). Đây là dạng ngơn ngữ lập trình thơng thƣờng của máy tính. Một chƣơng trình đƣợc ghép gởi nhiều câu lệnh theo một thuật tốn nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều cĩ cấu trúc chung là “tên lệnh” + “tốn hạng”. - Ngơn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram). Đây cũng là ngơn ngữ đồ hoạ thích hợp với những ngƣời quen thiết kế mạch điều khiển số. 15
  16. 1.2. CẤU TRƯC PHẦN CỨNG PLC HỌ S7. 1.2.1. Các tiêu chuẩn và thơng số kỹ thuật họ S7-200. Xem phụ lục 1 1.2.2. Các tính năng của PLC S7-200. - Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi hẹp. - Cĩ nhiều loại CPU. - Cĩ nhiều Module mở rộng. - Cĩ thể mở rộng đến 7 Module. - Bus nối tích hợp trong Module ở mặt sau. - Cĩ thể nối mạng với cổng giao tiếp RS 485 hay Profibus. - Máy tính trung tâm cĩ thể truy cập đến các Module. - Khơng quy định rãnh cắm. - Phần mềm điều khiển riêng. - Tích hợp CPU, I/O nguồn cung cấp vào một Module. - “Micro PLC với nhiều chức năng tích hợp. 16
  17. 1.2.3. Các module của S7-200. Hình 1.4: CPU 222 Hình 1.5: CPU 214.  Tích hợp CPU, I/O nguồn cung cấp vào một Module, cĩ nhiều loại CPU: CPU212, CPU 214, CPU 215, CPU 216 Hình dáng CPU 214 thơng dụng nhất đƣợc mơ tả trên hình 2.1  Các Module mở rộng (EM) (Etrnal Modules) - Module ngõ vào Digital: 24V DC, 120/230V AC - Module ngõ ra Digital: 24V DC, ngắt điện từ - Module ngõ vào Analog: áp dịng, điện trở, cấp nhiệt 17
  18. - Module ngõ ra Analog: áp, dịng Hình 1.6: Kết nối thêm module.  Module liên lạc xử lý (CP) (Communiation Processor) Module CP242-2 cĩ thể dùng để nối S7-200 làm chủ Module giao tiếp AS. Kết quả là, cĩ đến 248 phần tử nhị phân đƣợc điều khiển bằng 31 Module giao tiếp AS. Gia tăng đáng kể số ngõ vào và ngõ ra của S7-200.  Phụ kiện Bus nối dữ liệu (Bus connector)  Các đèn báo trên CPU. Các đèn báo trên mặt PLC cho phép xác định trạng thái làm việc hiện hành của PLC: SF (đèn đỏ): khi sáng sẽ thơng báo hệ thống PLC bị hỏng. RUN (đèn xanh): khi sáng sẽ thơng báo PLC đang làm việc và thực hiện chƣơng trình đƣợc nạp vào máy. STOP (đèn vàng): khi sáng thơng báo PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chƣơng trình đang thực hiện lại. Ix.x (đèn xanh): thơng báo trạng thái tức thời của cộng PLC: Ix.x (x.x= 0.0 - 1.5). đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. 18
  19. Qy.y (đèn xanh): thơng báo trạng thái tức thời của cổng ra PLC: Qy.y(y.y=0.0 - 1.1) đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.  Cơng tắc chọn chế độ làm việc của CPU: Cơng tắc này cĩ 3 vị trí: RUN - TERM - STOP, cho phép xác lập chế độ làm việc cửa PLC. - RUN: cho phép LPC vận hành theo chƣơng trình trong bộ nhớ. Khi trong PLC đang ở RUN, nếu cĩ sự cố hoặc gặp lệnh STOP, PLC sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyể sang chế độ STOP. - STOP: cƣỡng bức CPU dừng chƣơng trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh lại chƣơng trình hoặc nạp chƣơng trình mới. - TERM: cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ làm việc của CPU hoặc ở chế độ RUN hoặc STOP. 1.2.4. Giới thiệu cấu tạo phần cứng các KIT thí nghiệm S7-200. - Hệ thống bao gồm các thiết bị: 1. Bộ điều khiển PLC- Station 1200 chứa: - CPu-214: AC Power Supply, 24VDC Input, 24VDC Output. - Digital Input / Output EM 223: 4x DC24V Input, 4x Relay Output. - Analog Input/ Output EM 235 : 3 Analog Input, 1 Analog Output 12 bit. 2. Khối Contact LSW-16. 3. Khối Relay RL-16. 4. Khối đèn LL-16. 5. Khối AM-1 Simulator. 6. Khối DCV-804 Meter. 7. Khối nguồn 24V PS-800. 8. Máy tính. 9. Các dây nối với chốt cắm 2 đầu. 19
  20. - Mơ tả hoạt động của hệ thống: 1. Các lối vào và lối ra CPU cũng nhƣ của các khối Analog và Digital đƣợc nối ra các chốt cắm. 2. Các khối PLC STATION - 1200, ĐV - 804 và PS - 800 sử dụng nguồn 220VAC. 3. Khối RELAY - 16 dùng các RELAY 24VDC. 4. Khối đèn LL - 16 dùng các đèn 24V. 5. Khối AM - 1 dùng các biển trở 10 kilơ ơm. Dùng các dây nối cĩ chốt cắm 2 đầu và tuỳ từng bài tốn cụ thể để đấu nối các lối vào / ra của CPU 214, khối Analog Em235, khối Digital Em222 cùng với các đèn, contact, Relay, biến trở, và khối chỉ thị DCV ta cĩ thể bố trí rất nhiều bài thực tập để làm quen với cách hoạt động của một hệ thống PLC, cũng nhƣ các lập trình cho một hệ PLC. Hình 1.7: Cấu hình vào ra của S7-200 CPU224 AC/DC/Relay 20
  21. 1.2.5. Cấu trúc bộ nhớ của CPU. Bộ nhớ của S7-200 đƣợc chia thành 4 vùng: - Vùng nhớ chƣơng trình: là vùng lƣu giữ các lệnh chƣơng trình. Vùng này thuộc kiểu khơng bị mất dữ liệu (non - volatile), đọc/ghi đƣợc. - Vùng nhớ tham số: là vùng lƣu giữ các thơng số nhƣ: từ khố, địa chỉ trạm, cũng nhƣ vùng chƣơng trình vùng tham số thuộc kiểu đọc/ghi đƣợc. - Vùng nhớ dữ liệu: đƣợc sử dụng để trữ các dữ liệu của chƣơng trình. Đối với CPU 214, 1KByte đầu tiên của vùng nhớ này thuộc kiểu đọc / ghi đƣợc. Vùng dữ liệu là một miền nhớ động. Nĩ cĩ thể đƣợc truy cập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word), hoặc theo từng từ kép (Double word) và đƣợc dùng để lƣu trữ liệu cho các thuật tốn, các hàm truyền thơng, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vịng thamh ghi, con trỏ địa chỉ Vùng dữ liệu đƣợc chia thành những vùng nhớ nhỏ với các cơng dụng khác nhau. Chúng đƣợc ký hiệu bằng chữ cái đầu tiếng Anh, đặc trƣng cho cơng dụng riêng của chúng. V Variable memory. I Input image resister. O Ouput image resister. M Internal memory bits. SM Special memory bits. Tất cả các miền này đều cĩ thể truy cập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn, hoặc từng từ kép. Vùng dữ liệu của CPU 214  Miền V (đọc/ghi): 21
  22.  Vùng đệm cổng vào I (đọc/ghi):  Vùng đệm cổng ra Q (đọc/ghi):  Vùng nhớ nội M (đọc/ghi):  Vùng nhớ đặc biệt (đọc/ghi): Địa chỉ truy nhập đƣợc với cơng thức: - Truy nhập theo bit: tên miền (+) địa chỉ byte (+).(+) chỉ số bit. Ví dụ: V150.4 chỉ bit 4 của byte 150. - Truy nhập theo byte: tên miền (+) B (+) địa chỉ của byte trong miền. Ví dụ: VB150 chỉ byte 10 của miền V. - Truy nhập theo từ: tên miền (+) W (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền 22
  23. Ví dụ: VW150 chỉ từ đơn gồm 2 byte 150 và 151 thuộc miền V trong đĩ byte 150 là byte cao trong từ. - Truy nhập theo từ kép: tên miền (+) D (+) địa chỉ của byte cao của từ trong miền. Ví dụ: VD150 là từ kép 4 byte 150, 151, 152, 153 thuộc miền V trong đĩ byte 150 là byte cao và 153 là byte thấp trong từ kép. Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đều cĩ thể truy nhập đƣợc bằng con trỏ. Con trỏ đƣợc định nghĩa trong miền V hoặc các thanh ghi AC1, AC2, AC3. Mỗi con trỏ chỉ địa chỉ gồm 4 byte (từ kép). Quy ƣớc dùng con trỏ để truy nhập nhƣ sau: - & địa chỉ byte (cao): là tốn hạng lấy địa chỉ của byte, từ hoặc từ kép. Ví dụ: AC1 = &VB150: thanh ghi AC1 chứa địa chỉ byte 150 thuộc miền V VD100 = &VW150: từ kép VD100 chứa địa chỉ byte cao (VB150) của từ đơn VW150 AC2 = &VD150: thanh ghi AC2 chứa địa chỉ byte cao (VB150) của từ kép VD150. - Con trỏ: là tốn hạng lấy nội dung của byte, từ, từ kép mà con trỏ đang chỉ vào. Ví dụ: nhƣ với phép gán địa chỉ trên, thì: AC1: lấy nội dung của byte VB150. VD100: lấy nội dung của từ đơn VW100. AC2: lấy nội dung của từ kép VD150 23
  24. - Vùng nhớ đối tƣợng: Vùng đối tƣợng đƣợc sử dụng để giữ dữ liệu cho các đối tƣợng lập trình nhƣ các giá trị tức thời, giá trị đặt trƣớc của bộ đếm hay Timer. Dữ liệu kiểu đối tƣợng bao gồm các thanh ghi của Timer, bộ đếm, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra Analog và các thanh ghi Accumulator (AC). Kiểu dữ liệu đối tƣợng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu đối tƣợng chỉ đƣợc ghi theo mục đích cần sử dụng đối tƣợng đĩ. Vùng nhớ đối tƣợng đƣợc phân chia nhƣ sau:  Time (đọc/ghi):  Bộ đếm (đọc/ghi):  Bộ đệm cổng vào tƣơng tự (đọc/ghi):  Bộ đệm cổng ra tƣơng tự (đọc/ghi): 24
  25.  Thanh ghi Accumulator (đọc/ghi):  Bộ đếm tốc độ cao (đọc/ghi): 1.3. TẬP LỆNH. 1.3.1. Các lệnh vào/ra. - OUTPUT: sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bít đƣợc chỉ định trong lệnh. Nội dung của ngăn xếp khơng thay đổi. 25
  26. 1.3.2. Các lệnh ghi/xố giá trị cho tiếp điểm. SET (S) RESET (R) Ví dụ mơ tả các lệnh vào ra và S, R: Giản đồ tín hiệu thu đƣợc ở các lối ra của chƣơng trình trên nhƣ sau: 1.3.3. Các lệnh logic đại số boolena. Các lệnh làm việc với tiếp điểm theo đại số Boolean cho phép tạo sơ đồ điều khiển logic khơng cĩ nhớ. Trong LAD lệnh này đƣợc biểu diễn thơng qua cấu trúc mạch mặc nối tiếp hoặc song song các tiếp điểm thƣờng đĩng hay thƣờng mở. Trong STL cĩ thể sử dụng các lệnh A (And) và O (Or) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN (And Not) và ON (Or Not) cho các hàm kín. Giá trị của ngăn xép thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh. 26
  27. Các hàm logic boolena làm việc trực tiếp với tiếp điểm bao gồm: O (Or), A (And), AN (And Not), ON (Or Not) 1.3.4. Timer: TON, TOF, TONR Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển thƣờng đƣợc gọ là khâu trễ. Các cơng việc điều khiển cần nhiều chức năng Timer khác nhau. Một Word (16bit) trong vùng dữ liệu đƣợc gán cho một trong các Timer. 1.3.4.1. TON: Delay On IN: BOOL: Cho phép timer. PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC ) Txxx: số hiệu timer Trong S7- 200 cĩ 256 timer, kí hiệu từ T0 – T255. Các số hiệu timer trong S7- 200 nhƣ sau: 27
  28. 1.3.4.2. TOF : Delay Off. IN: BOOL: cho phép timer. PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC ) Txxx: số hiệu timer. 1.3.4.3. TONR: IN: BOOL: cho phép timer. PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC ) Txxx: số hiệu timer. 1.3.5. COUNTER. Trong cơng nghiệp, bộ đếm rất cần cho các quá trình đếm khác nhau nhƣ: đếm số chai, đếm xe hơi, đếm số chi tiết, Một word 16 bit (counter word) đƣợc lữu trữ trong vùng bộ nhớ dữ liệu hệ thống của PLC dùng cho mỗi counter. Số đếm đƣợc chứa trong vùng nhớ dữ liệu hệ thống dƣới dạng nhị phân và cĩ giá trị trong khoảng 0 đến 999. Các phát biểu dùng để lập trình cho bộ đếm cĩ các chức năng sau: Đếm lên (CU = Counting Up): tăng counter lên 1. Chức năng này chỉ đƣợc thực hiện nếu cĩ một tín hiệu dƣơng (từ “0” chuyển sang “1”) xảy ra ở ngõ vào CU. Một khi số đếm đạt đến giới hạn trên là 999 thì nĩ khơng đƣợc tăng nữa. Đếm xuống (CD = Counting Down): giảm counter đi 1. Chức năng này chỉ đƣợc thực hiện nếu cĩ sự thay đổi tín hiệu dƣơng (từ “0” sang “1”) ở ngõ vài CD. Một khi số đếm đạt đến giới hạn dƣới 0 thì nĩ khơg cịn giảm đƣợc nữa. 28
  29. Đặt counter (S = Setting the counter): counter đƣợc đặt với giá trị đƣợc lập trình ở ngõ vào PV khi cĩ cạnh lên (cĩ sự thay đổi từ mức “0” lên mức “1”) ở ngõ vào S này. Chỉ cĩ sự thay đổi mới từ “0” xang “1” ở ngõ vào S này mới đặt giá trị cho counter một lần nữa. Đặt số đếm cho Counter (PV = Presetting Value): số đếm PV là một word 16 bit ở dạng BCD. Các tốn hạng sau cĩ thể đƣợc sử dụng ở PV là: Word IW, QW, MW, Hằng số: C 0, ,999 Xố Counter (R = Resetting the counter): counter đƣợc đặt về 0 (bị reset) nếu ở ngõ vào R cĩ sự thay đổi tín hiệu từ mức “0” lên mức “1”. Nếu tín hiệu ở ngõ vào R là “0” thì khơng cĩ gì ảnh hƣởng đến bộ đếm. Quét số của số đếm: (CV, CV-BCD): số đếm hiện hành cĩ thể đƣợc nạp vào thanh ghi tích luỹ ACCU nhƣ một số nhị phân (CV = Counter Value) hay số thập phân (CV-BCD). Từ đĩ cĩ thể chuyển các số đếm đến các vùng tốn hạng khác. Quét nhị phân trạng thái tín hiệu của Counter (Q): ngõ ra Q của counter cĩ thể đƣợc quét để lấy tín hiệu của nĩ. Nếu Q = “0” thì counter ở zero, nếu Q = “1” thì số đếm ở counter lớn hơn zero. Hình 1.8: Biểu đồ chức năng. 29
  30. 1.3.5.1. Up counter. Cxxx: số hiệu counter (0 – 255) CU: kích đếm lên Bool R: reset Bool PV: giá trị đặt cho counter INT PV: VW, IW, QW, MW, SMW, Mơ tả: Mỗi lần cĩ một sƣờn cạnh lên ở chân CU, giá trị bộ đếm (1 word) đƣợc tăng lên 1. Khi giá trị hiện tại lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV (Preset value), ngõ ra sẽ đƣợc bật lên ON. Khi chân Reset đƣợc kích (sƣờn lên) giá trị hiện tại bộ đếm và ngõ ra đƣợc trả về 0. Bộ đếm ngƣng đếm khi giá trị bộ đếm đạt giá trị tối đa là 32767. 1.3.5.2. Down counter. Cxxx: số hiệu counter (0 – 255) CD: kích đếm xuống Bool LD: load Bool 30
  31. PV: giá trị đặt cho counter INT PV: VW, IW, QW, MW, SMW, Mơ tả: Khi chân LD đƣợc kích (sƣờn lên) giá trị PV đƣợc nạp cho bộ đếm. Mỗi khi cĩ một sƣờn cạnh lên ở chân CD, giá trị bộ đếm (1 word) đƣợc giảm xuống 1. Khi giá trị hiện tại của bộ đếm bằng 0, ngõ ra sẽ đƣợc bật lên ON và bộ đếm sẽ ngƣng đếm. 1.3.5.3. Up-Down Counter. Cxxx: số hiệu counter (0 – 255) CU: kích đếm lên Bool CD: kích đếm xuống Bool R: reset Bool PV: giá trị đặt cho counter INT PV: VW, IW, QW, MW, SMW, LW, AIW, AC, T, C, Constant Mơ tả: Mỗi lần cĩ một sƣờn cạnh lên ở chân CU, giá trị bộ đếm (1 word) đƣợc tăng lên 1. Mỗi lần cĩ một sƣờn cạnh lên ở chân CD, giá trị bộ đếm đƣợc giảm xuống 1. Khi giá trị hiện tại lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV(Preset value), ngõ ra sẽ đƣợc bật lên ON. Khi chân R đƣợc kích (sƣờn lên) giá trị bộ đếm và ngõ Out đƣợc trả về 0. Giá trị cao nhất của bộ đếm là 32767 và thấp nhất là – 32767. Khi giá trị bộ đếm đạt ngƣỡng 31
  32. 1.3.6. Lệnh tốn học cơ bản. Các câu lệnh: Cộng ADD_I Cộng số nguyên ADD_DI Cộng số nguyên kép ADD_R Cộng số nguyên thực Trừ SUB_I Trừ số nguyên SUB_DI Trừ số nguyên kép SUB_R Trừ số thực Nhân MUL_I Nhân số nguyên 32
  33. MUL_DI Nhân số nguyên kép MUL_R Nhân số thực Chia DIV_I Chia số nguyên DIV_DI Chia số nguyên kép DIV_R Chia số thực 1.3.7. Lệnh xử lý dữ liệu. 1.3.7.1. Lệnh so sánh. Cĩ thể dùng lệnh so sánh để so sánh các cặp giá trị số sau: I: So sánh những số nguyên (dựa trên cơ sở số 16 bit). D: So sánh những số nguyên (dựa trên cơ sở số 32 bit) R: So sánh những số thực (dựa trên cơ sở số thực 32 bit). Nếu kết quả so sánh là TRUE thì ngõ ra của phép tốn là “1” ngƣợc lại ngõ ra của phép tốn là “0”. Sự so sánh ở ngõ ra và ngõ vào tƣơng ứng với các loại sau: = = (I, D, R) IN1 bằng IN2 (I, D, R) IN1 khơng bằng IN2 > (I, D, R) IN1 lớn hơn IN2 = (I, D, R) IN1 lớn hơn hoặc bằng IN2 < = (I, D, R) IN1 nhỏ hơn hoặc bằng IN2. 33
  34. 1.3.7.2. Lệnh nhận và truyền dữ liệu. 1.3.8. Một số lệnh mở rộng. 1.3.8.1. Lệnh đọc thời gian thực: Read_RTC. 1.3.8.2. Lệnh set thời gian: Set_RTC. Khi cĩ tín hiệu EN thì thời gian thực sẽ đƣợc set lại thơng qua T. Các định dạng Byte T hồn tồn giống ở trên. 34
  35. 1.4. NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH STEP7. 1.4.1. Cài đặt STEP7. Cấu hình phần cứng Để cài đặt STEP7 yêu cầu tối thiểu cấu hình nhƣ sau: - 80486 hay cao hơn, đề nghị Pentium - Đĩa cứng trống: Tối thiểu 300MB - Ram: > 32MB, đề nghị 64MB - Giao tiếp: CP5611, MPI card hay tiếp hợp PC để lập trình với mạch nhớ - Mouse: Cĩ - Hệ điều hành: Windows 95/98/NT Cĩ nhiều phiên bản của bộ phần mềm gốc của STEP7 hiện cĩ tại Việt Nam. Đang đƣợc sử dụng nhiều nhất là phiên bản 4.2 và 5.0. Trong khi phiên bản 4.2 khá phù hợp với những PC cĩ cấu hình trung bình nhƣng lại địi hỏi phải tuyệt đối cĩ bản quyền thì phiên bản 5.0, địi hỏi cấu hình PC phải mạnh tốc độ cao, cĩ thể chạy ở chế độ khơng cài bản quyền (ở mức hạn chế) Phần lớn các đĩa gốc của STEP7 đều cĩ khả năng tự thực hiện chƣơng trình cài đặt (autorun). Bởi vậy ta chỉ cần bỏ đĩa vào và thực hiện theo những chỉ dẫn. Ta cũng cĩ thể chủ động thực hiện cài đặt bằng cách gọi chƣơng trình setup.exe cĩ trên đĩa. Cơng việc cài đặt STEP7 nĩi chung khơng khác gì nhiều so với việc cài đặt các phần mềm ứng dụng khác nhƣ Windows, Office Tuy nhiên, so với các phần mềm khác thì việc cài đặt STEP7 sẽ cĩ vài điểm khác biệt cần đƣợc giải thích rõ thêm. - Khai báo mã hiệu sản phẩm: Mã hiệu sản phẩm luơn đi kèm theo phần mềm STEP7 và in ngay trên đĩa chứa bộ cài STEP7. Khi trên màn hình hiện ra cửa sổ yêu cầu cho biết mã hiệu sản phẩm, ta điền đầy đủ vào tất cả các mục trong ơ cửa sổ đĩ thì mới cĩ thể tiếp tục cài đặt phần mềm. 35
  36. - Đăng ký bản quyền: bản quyền của STEP7 nằm trên một đĩa mềm riêng (thƣờng cĩ màu vàng hoặc đỏ). Ta cĩ thể cài đặt bản quyền trong quá trình cài đặt hay sau khi cài đặt phần mềm xong thì chạy chƣơng trình đăng ký AuthorsW.exe cĩ trên đĩa CD cài đặt. - Khai báo thiết bị đốt EPROM: chƣơng trình STEP7 cĩ khả năng đốt chƣơng trình ứng dụng lên thẻ EPROM cho PLC. Nếu máy tính của ta cĩ thiết bị đốt EPROM thì cần thơng báo cho STEP7 biết khi trên màn hình xuất hiện cửa sổ (hình dƣới): Chọn giao diện PC/PLC: chƣơng trình đƣợc cài đặt trên PG/PC để hỗ trợ việc soạn thảo cấu hình phần cứng cũng nhƣ chƣơng trình cho PLC. Ngồi ra, STEP7 cịn cĩ khả năng quan sát việc thực hiện chƣơng trình của PLC. Muốn nhƣ vậy ta cần tạo bộ giao diện ghép nối giữa PC và PLC để truyền thơng tin, dữ liệu. STEP7 cĩ thể đƣợc ghép nối giữa PC và PLC qua nhiều bộ giao diện khác nhau và ta cĩ thể chọn giao diện sẽ đƣợc sử dụng trong cửa sổ sau: 36
  37. Sau khi chọn bộ giao diện ta phải cài đặt tham số làm việc cho nĩ thơng qua cửa sổ màn hình dƣới đây khi chọn mục “Set PG/PC Interface ”. 37
  38. Đặt tham số làm việc: Sau khi cài đặt xong STEP7, trên màn hình desktop sẽ xuất hiện biểu tƣợng của phần mềm STEP7. Đồng thời trong menu Start của Windows cũng cĩ thƣ mục Simatic với tất cả các tên của những thành phần liên quan, từ các phần mềm trợ giúp đến các phần mềm cài đặt cấu hình, chế độ làm việc của STEP7 1.4.2. Trình tự các bƣớc thiết kế chƣơng trình điều khiển 38
  39. 1.4.3. Khởi động chƣơng trình tạo project Chƣơng trình quản lý SIMATIC là giao diện đồ hoạ với ngƣời dùng bằng chƣơng trình soạn thảo trực tuyến/ngoại tuyến đối tƣợng S7 (đề án, tập tin ngƣời dùng, khối, các trạm phần cứng và cơng cụ). Với chƣơng trình quản lý SIMATIC cĩ thể: - Quản lý đề án và thƣ viện - Tác động cơng cụ của STEP7 - Truy cập trực tuyến PLC - Soạn thảo thẻ nhớ Các cơng cụ của STEP7 cĩ ở trong SIMATIC Maneger. Để khởi độg cĩ thể làm theo hai cách: - Bằng Task bar -> Start -> SIMATIC -> STEP7 -> SIMATIC Maneger - Nhấn kép vào biểu tƣợng SIMATIC Manager 39
  40. - Thanh tiêu đề: Thanh tiêu đề gồm cửa sổ và các nút để điều khiển cửa sổ. - Thanh thực đơn: Gồm các thực đơn vho các cửa sổ đang mở. - Thanh cơng cụ Gồm các thao tác thƣờng dùng nhất dƣới dạng ký hiệu. Những ký hiệu này cĩ thể tự giải thích. - Thanh trạng thái: Hiện ra trạng thái hiện tại và nhiều thơng tin khác. - Thanh cơng tác Chứa các ứng dụng đang mở và cửa sổ dƣới dạng các nút. Thanh cơng tác cĩ thể đặt 2 bên màn hình bằng cách nhấn chuột phải. 40
  41. Thanh cơng cụ chƣơng trình quản lý SIMATIC bao gồm: - New (File Menu) Tạo mới - Open (File Menu) Mở file - Display Accesible Nodes (PLC Menu) Hiển thị các nút - S7 Memory Card (File Menu) Thẻ nhớ S7 - Cut (Edit Menu) Cắt - Paste (Edit Menu) Dán - Copy (Edit Menu) Sao chép - Download (PLC Menu) Tải xuống - Online (View Menu) Trực tuyến - Offline (View Menu) Ngoại tuyến - Large Icons (View Menu) Biểu tƣợng lớn - Small Icons (View Menu) Biểu tƣởng nhỏ - List (View Menu) Liệt kê - Details (View Menu) Chi tiết - Up on level (View Menu) Lên một cấp - Simulate Modules (Option Menu) Khối mơ phỏng - Help Symbol Biểu tƣợng trợ giúp 41
  42. 1.4.4. Cấu trúc PROJECT STEP7. 1.4.5. Viết chƣơng trình điều khiển. 1.4.5.1. Khai báo phần cứng. Ta phải xây dựng cấu hình phần cứng khi tạo một project. Dữ liệu về cấu hịnh sẽ đƣợc truyền đến PLC sau đĩ. 1.4.5.2. Cấu trúc cửa sổ lập trình. 42
  43. - Bảng khai báo phụ thuộc khối. Dùng để khai báo biến và tham số khối. - Phần soạn thảo chứa một chƣơng trình, nĩ chia thành từng Network. Các thơng số nhập đƣợc kiểm tra lỗi cú pháp. Nội dung cửa sổ “Program Element” tuỳ thuộc ngơn ngữ lập trình đã lựa chọn. Cĩ thể nhấn đúp vào phần tử lập trình cần thiết trong danh sách để chèn chúng vào danh sách. Cũng cĩ thể chèn các phần tử cần thiết bằng cách nhấn và nhả chuột. 1.4.5.3. Đổ chƣơng trình. Ta phải thiết lập sẵn sàng sự kết nối đến PLC để đổ chƣơng trình. 1.4.5.4. Giám sát hoạt động của chƣơng trình. Để quan sát trạng thái hoạt động hiện thời của PLC ta dùng chức năng Kiểm tra và quan sát. Trong chế độ kiểm tra các phần tử trong LAD/FBD đƣợc hiển thị ở các màu khác nhau. Cĩ thể định dạng các màu này trong menu Opton -> Customize. 43
  44. Để kích hoạt chức năng kiểm tra và quan sát ta Click vào biểu tƣợng mắt kính trên thanh cơng cụ hoặc vào menu Debug -> Monitor. Khi đĩ trong chƣơng trình cĩ các đặc điểm: - Trạng thái đƣợc thực hiện cĩ màu xanh lá và liền nét. - Trạng thái khơng thực hiện cĩ dạng đƣờng đứt nét.  Chú ý: Ở chế độ kiểm tra, sự thay đổi trong chƣơng trình là khơng thể thực hiện đƣợc 44
  45. PHỤ LỤC PLC Simentic S7-200 cĩ các thơng số kỹ thuật sau: Đặc trƣng cơ bản của các khối vi xử lý CPU212 và CPU214 đƣợc giới thiệu trong bảng: 45
  46. CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA RƠ TO LỒNG SĨC VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG 2.1. KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ 3 PHA 2.1.1. Khái niệm chung về động cơ khơng đồng bộ 2.1.1.1. Mục đích và phạm vi sử dụng Động cơ điện khơng đồng bộ là máy điện xoay chiều hai dây quấn và chỉ cĩ cuộn dây phía sơ cấp nhận điện từ lƣới điện với tần số khơng đổi (w1) cịn cuộn dây thứ hai (thứ cấp) đƣợc nối tắt lại hay đƣợc khép kín trên điện trở. Dịng điện trong dây quấn thứ cấp đƣợc sinh ra nhờ cảm ứng điện từ. Tần số w2 là một hàm của tốc độ gĩc của rơto mà tốc độ này phụ thuộc vào mơmen quay ở trên trục. Hình 2.1: Động cơ khơng đồng bộ 3 pha Ngƣời ta thƣờng dùng loại dây cơ phổ biến nhất là động cơ khơng đồng bộ cĩ dây quấn Stator là dây quấn 3 pha đối xứng cĩ cực tính xen kẽ, lấy điện từ lƣới điện xoay chiều và dây quấn rơto 3 pha hoặc nhiều pha đối xứng cĩ cực tính xen kẽ. Động cơ điện khơng đồng bộ là động cơ điện xoay chiều thơng dụng nhất. 46
  47. 2.1.1.2. Phân loại Theo số pha trên dây quấn Stator cĩ thể chia làm các loại: Một pha, hai pha và ba pha, nhƣng phần lớn máy điện dị bộ 3 pha cĩ cơng suất từ một vài W tới vài MW, cĩ điện áp từ 100V đến 6000V. Căn cứ vào cách thực hiện rơto, ngƣời ta phân biệt 2 loại: loại cĩ rơto ngắn mạch và loại rơto dây quấn. Cuộn dây rơto dây quấn là cuộn dây cách điện, thực hiện theo nguyên lý của cuộn dây dịng xoay chiều Cuộn dây rơto ngắn mạch gồm một lồng bằng nhơm đặt trong các rãnh của mạch từ rơto, cuộn dây ngắn mạch là cuộn dây nhiều pha cĩ số pha bằng số rãnh. Động cơ rơto ngắn mạch cĩ cấu tạo đơn giản và rẻ tiền, cịn máy điện rơto dây quấn đắt hơn, nặng hơn nhƣng cĩ tính năng động tốt hơn, do cĩ thể tạo các hệ thống khởi động và điều chỉnh. Động cơ rơto lồng sĩc cĩ mơmen mở máy khá lớn, tuy nhiên bên cạnh những ƣu điểm trên chúng cĩ những nhƣợc điểm sau: Khĩ điều chỉnh tốc độ bằng phẳng trong phạm vi rộng, cần dịng điện mở máy từ lƣới lớn (vƣợt tới 5 ÷ 7 lần Iđm ) và hệ số cơng suất của loại này thấp. Để bổ khuyết cho nhƣợc điểm này, ngƣời ta chế tạo động cơ khơng đồng bộ rơto lồng sĩc nhiều tốc độ và dùng rơto rãnh sâu lồng sĩc kép để hạ dịng điện khởi động, đồng thời mơmen khởi động cũng đƣợc tăng lên. Với động cơ rơto dây quấn (hay động cơ vành trƣợt) thì loại trừ đƣợc những nhƣợc điểm trên nhƣng làm cho kết cấu rơto phức tạp, nên khĩ chế tạo và đắt tiền hơn động cơ khơng đồng bộ rơto lồng sĩc (khoảng 1,5 lần). Do đĩ động cơ khơng đơng bộ rơto dây quấn chỉ đƣợc sử dụng trong điều kiện mở máy nặng nề, cũng nhƣ khi cần phải điều chỉnh bằng phẳng tốc độ quay. Loại động cơ này đơi khi đƣợc dùng nối cấp với các máy. Nối cấp máy khơng đồng bộ cho phép điều chỉnh tốc độ quay một cách bằng phẳng trong phạm vi rộng với hệ số cơng suất cao. Nhƣng do giá thành cao nên khơng thơng dụng. 47
  48. Trong động cơ khơng đồng bộ rơto dây quấn các pha dây quấn rơto nối hình sao và các đầu ra của chúng đƣợc nối với 3 vành trƣợt. Nhờ các chổi điện tiếp xúc với vành trƣợt nên cĩ thể đƣa điện trở phụ vào trong mạch rơto để thay đổi đặc tính làm việc của máy. Theo kết cấu của động cơ khơng đồng bộ cĩ thể chia ra làm các kiểu chính: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phong nổ 2.1.1.2. Thơng số kỹ thuật Cơng suất do động cơ sinh ra Pđm = P2đm Tần số lƣới: f1 Điện áp dây quấn Stato: U1đm Dịng điện dây quấn Stato: I1đm Tốc độ quay Roto: nđm Hệ số cơng suất: cosđm Hiệu suất: đm Ngồi ra động cơ khơng đồng bộ do các nhà máy chế tạo ra phải làm việc trong những điều kiện nhất định với những số liệu xác định gọi là số liệu định mức (Sổ tay kỹ thuật điện). Những số liệu định mức của động cơ khơng đồng bộ đƣợc ghi trên nhãn và đƣợc gắn trên thân máy đĩ là: Nếu dây quấn 3 pha Stato cĩ đƣa ra các đầu ra và cuối pha để cĩ thể đấu thành hình sao cho hay tam giá thì điện áp dây và dịng điện dây với mỗi một cách đấu cĩ thể (Y/A) đƣợc ghi dƣới dạng phân số (UdY/Ud) và (Idy/Id). Các số liệu định mức của động cơ khơng đồng bộ biến đổi trong phạm vi rất rộng. Cơng suất định mức đến hành chục nghìn Kw. Tốc độ quay đồng bộ định mức n1đm = 60f1/p với tần số lƣới Hz thì Mđm từ (300 † 500 vịng/phút) trong những trƣờng hợp đặc biệt cịn lớn hơn nữa (tốc độ quay định mức của rơto thƣờng nhỏ thì tốt hơn tốc độ quay đồng bộ 2% † 5% trong các động cơ nhỏ 48
  49. thì tới 5% ÷ 20%. Điện áp định mức từ 24V đến 10V) (trị số lớn ứng với cơng suất lớn). Hiệu suất định mức của các động cơ khơng đồng bộ tăng theo cơng suất và tốc độ quay của chúng khi cơng suất lớn hơn 0,5KW hiệu suất nằm trong khoảng 0,65 ÷ 0,95. Hệ số cơng suất của động cơ khơng đồng bộ bằng tỷ số giữa cơng suất tồn phần và cơng suất tồn phần nhận đƣợc từ lƣới: Hệ số cơng suất cũng đồng thời tăng lên với chiều tăng cơng suất và tốc độ quay của động cơ. Khi cơng suất lớn hơn 1Kw, hệ số cơng suất vào khoảng 0,7 ÷ 0,9 cịn các động cơ nhỏ khoảng (0,3 ÷ 0,7). Giá trị điện áp và dịng cho ở bảng định mức liên quan tới cách nối dây cuộn dây stato. Cuộn dây stato cĩ thể nối sao hoặc tam giác. Cách nối sao hoặc tam giác đƣợc thực hiện nhƣ sau: Ở hộp nối dây thƣờng cĩ 6 cọc và 3 thanh đồng cĩ đục sẵn 3 lỗ (hình 2.2a). Nếu muốn nối sao ta chụm 3 phiến đồng ở 3 cọc, 3 đầu cịn lại là trụ nối với điện áp nguốn. Nếu nối tam giác thì ta dựng 3 phiến đồng đĩ lên nhƣ hình 2.2c Hình 2.2: Cách đấu dây ở bảng đấu dây a) Phiến đồng, b) Cuộn dây nối sao,c) Cuộn dây nối tam giác. 49
  50. 2.1.2. Cấu tạo động cơ khơng đồng bộ rơ to lồng sĩc Máy điện quay nĩi riêng và máy điện khơng đồng bộ nĩi riêng gồm 2 phần cơ bản: phần quay (rơto) và phần tĩnh (stato). Giữa phần tĩnh và phần quay là khe khí. Dƣới đây chúng ta nhiên cứu từng phần riêng biệt. Hình 2.3 : Cấu tạo động cơ khơng đồng bộ 3 pha 2.1.2.1. Cấu tạo của stato Stato gồm 2 phần cơ bản là mạch từ và mạch điện. a) b) Hình 2.4: Lá thép stato và rơto: 1- Lá thép stato, 2- Rãnh, 3- Răng, 4- Lá thép rơto 50
  51. -Mạch từ: Mạch từ của stato đƣợc ghép bằng các lá thép điện kỹ thuật cĩ chiều dày khoảng 0,3 ÷ 0,5mm, đƣợc cách điện 2 mặt để chống dịng Fucơ. Lá thép stato cĩ dạng hình vành khăn (hình 2.4), phía trong đƣợc đục các rãnh. để giảm dao động từ thơng, số rãnh stato và rơto khơng đƣợc bằng nhau. . Ở những máy cĩ cơng suất lớn, lõi thép đƣợc chia thành từng phần (section) nhằm tăng khả năng làm mát của mạch từ. Các lá thép đƣợc ghép lại với nhau thành hình trụ. Mạch từ đƣợc đặt trong vỏ máy. Vỏ máy đƣợc làm bằng gang đúc hay thép. Để tăng diện tích tản nhiệt, trên vỏ máy cĩ đúc các gân tản nhiệt. Ngồi vỏ máy cịn cĩ nắp máy, trên nắp máy cĩ giá đỡ ổ bi. Tuỳ theo yêu cầu mà vỏ máy cĩ đế để gắn vào bệ máy hay nền nhà hoặc vị trí làm việc. Trên đỉnh cĩ mĩc để giúp di chuyển thuận tiện. Trên vỏ máy gắn hộp đấu dây. - Mạch điện của stato: Dây quấn Stator thƣờng là cuộn dây phân tán đƣợc đặt trong các rãnh nằm rải rác trên chu vi phần tĩnh máy điện, do đĩ tại một thời điểm nhất định một nhĩm cuộn dây sẽ mĩc vịng với những đƣờng sức từ khác nhau và đƣợc cách điện tốt với lõi sắt. Cuộn dây cĩ thể là một vịng (gọi là dây quấn kiểu thanh dẫn), cuộn dây thƣờng đƣợc chế tạo dạng phần tử và tiết diện dây thƣờng lớn, hay cũng cĩ thể: cuộn dây gồm nhiều vịng dây (tiết diện dây nhỏ gọi là dây quấn kiểu vịng dây). Số vịng dây mỗi cuộn, số cuộn dây mỗi pha và cách nối dây là tuỳ thuộc vào cơng suất, điện áp, tốc dộ, điều kiện làm việc của máy và quá trình tính tốn mạch từ. 51
  52. 2.1.2.2. Cấu tạo của rơ to Hình 2.1.2.2 Rơ to dộng cơ khơng đồng bộ roto lồng sĩc -Mạch từ. Giống nhƣ mạch từ stato, mạch từ rơto cũng gồm các lá thép điện kỹ thuật cách điện đối với nhau cĩ hình nhƣ hình 2.4. Rãnh của rơto cĩ thể song song với trục hoặc nghiêng đi một gĩc nhất định nhằm giảm dao động từ thơng và loại trừ một số sĩng bậc cao. Các là thép điện kỹ thuật đƣợc gắn với nhau thành hình trụ ở tâm lá thép mạch từ đƣợc đục lỗ để xuyên trục, rơto gắn trên trục. Ở những máy cĩ cơng suất lớn rơto cịn đục các rãnh thơng giĩ dọc thân rơto. -Mạch điện Khác với động cơ khơng đồng bộ rơ to dây quấn mạch điện của rơto đƣợc làm bằng nhơm hoặc đồng thau. Nếu làm bằng nhơm thì đƣợc đúc trực tiếp vào rãnh rơto, 2 đầu đƣợc đúc 2 vịng ngắn mạch, cuộn dây hồn tồn ngắn mạch, chình vì vậy gọi là rơto ngắn mạch. Nếu làm bằng đồng thì đƣợc làm thành các thanh dẫn và đặt vào trong rãnh, hai đầu đƣợc gắn với nhau bằng 2 vịng ngắn mạch cùng kim loại. Bằng cách đĩ hình thành cho ta một 52
  53. cái lồng chính vì vậy loại rơto này cịn cĩ tên rơto lồng sĩc. Loại rơto ngắn mạch khơng phải thực hiện cách điện giữa dây dẫn và lõi thép. 2.1.3. Nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ Để xét nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ, ta lấy mơ hình máy điện 3 pha gồm 3 cuộn dây đặt cách nhau trên chu vi máy điện một gĩc 120º , rơto là cuộn dây ngắn mạch. Khi cung cấp vào 3 cuộn dây 3 dịng điện của hệ thống điện 3 pha cĩ tần số là f1 thì trong máy điện sinh ra từ trƣờng quay với tốc độ 60f1/p. Từ trƣờng này cắt thanh dẫn của rơto và stato, sinh ra ở cuộn stato suất điện động tự cảm e1 và ở cuộn dây rơto suất điện động cảm ứng e2 cĩ giá trị hiệu dụng nhƣ sau: E1=4,44W1f1kcd E2=4,44W2f1kcd Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo qui tắc bàn tay phải ta căn cứ vào chuyển động tƣơng đối của thanh dẫn rơto với từ trƣờng. Nếu coi từ trƣờng đứng yên thì chiều chuyển động tƣơng đối của thanh ngƣợc với chiều chuyển dộng của từ trƣờng, từ đĩ áp dụng qui tắc bàn tay phải xác định đƣợc chiều chuyển động của sức điện động. Chiều lực điện từ xác định theo qui tắc bàn tay trái trùng với chiều quay của từ trƣờng. Do cuộn rơto kín mạch, nên sẽ cĩ dịng điện chạy trong các thanh dẫn của cuộn dây này. Từ thơng do dịng điện này sinh ra hợp với từ thơng của Stato tạo thành từ thơng tổng ở khe hở. Sự tác động tƣơng hỗ giữa dịng điện chạy trong dây dẫn rơto và từ trƣờng, sinh ra lực, đĩ là các ngẫu lực (2 thanh dẫn nằm cách nhau đƣờng kính rơto) nên tạo ra mơmen quay. Mơmen quay cĩ chiều đẩy stato theo chiều chống lại sự tăng từ thơng mĩc vịng với cuộn dây. Nhƣng vì stato gắn chặt cịn rơto lại treo trên ổ bi, do đĩ rơto phải quay với tốc độ n theo chiều quay của từ trƣờng. Tuy nhiên tốc độ này khơng thể bằng tốc độ quay của từ trƣờng, bởi nếu n=ntt thì từ trƣờng khơng cắt các thanh 53
  54. dẫn nữa, do đĩ khơng cĩ suất điện động cảm ứng, E2=0 dẫn đến I2=0 và mơmen quay cũng bằng khơng, rơto quay chậm lại, khi rơto chậm lại thì từ trƣờng lại cắt các thanh dẫn, nên lại cĩ suất điện động, lại cĩ dịng và mơmen, rơto lại quay. Do tốc độ quay của rơto khác tốc độ quay của từ trƣờng nên xuất hiện độ trƣợt và đƣợc định nghĩa nhƣ sau: nn s 1 n1 Từ đĩ sẽ cĩ 3 trƣờng hợp tƣơng ứng với các chế độ làm việc theo phạm vi hệ số trƣợt và tốc độ nhƣ sau; Trƣờng hợp rơto quay thuận với từ trƣờng quay nhƣng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ (0 S > 0) Trƣờng hợp này tƣơng ứng với chế độ động cơ điện. Trƣờng hợp rơto quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồng bộ (n > 1 và 5 1 (2.1.3.1) Do đĩ tốc độ quay của rơto cĩ dạng: n = ntt(1-s) (2.1.3.2) Bây giờ ta hãy xem dịng điện trong rơto biến thiên với tần số nào. Do n ntt nên (ntt-n) là tốc độ cắt các thanh dẫn rơto của từ trƣờng quay. Vậy tần số biến thiên của suất điện động cảm ứng trong rơto biểu diễn bởi: (ntt n) p ntt (ntt n) p ntt p (ntt n) f 2 sf1 (2.1.3.3) 60 ntt 60 60 ntt Khi rơto cĩ dịng I2 chạy, nĩ cũng sinh ra một từ trƣờng quay với tốc độ: 60 f 2 60sf1 ntt2 = =sntt (2.1.3.4) p p 54
  55. So với một điểm khơng chuyển động của stato, từ trƣờng này sẽ quay với tốc độ : ntt2s = ntt2+n = sntt+n = sntt+ntt(1-s)=ntt Nhƣ vậy so với stato, từ trƣờng quay của rơto cĩ cùng giá trị với tốc độ quay của từ trƣờng stato. 2.1.4. Ứng dụng của động cơ khơng đồng bộ 2.1.4.1. Ƣu điểm Trƣớc kia, khi khoa học kỹ thuật chƣa thực sƣ phát triển thì vấn đề điều khiển tốc độ động cơ khơng đồng bộ xoay chiều 3 pha gặp rất nhiều khĩ khăn, phạm vi ứng dụng điều chỉnh hẹp, chủ yếu sử dụng động cơ mơt chiều cĩ đặc tinh điều chỉnh đơn giản. Tuy nhiên với động cơ khơng đồng bộ cĩ những ƣu điểm mà các động cơ khác khơng cĩ: giá thành rẻ, dễ vận hành, cĩ thể làm việc ở mơi trƣờng dễ cháy nổ, liên tục và dài hạn, đấu nối trực tiếp với nguồn điện 3 pha Nhờ những ƣu điểm này mà các động cơ khơng đồng bộ xoay chiều ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi. Ngồi ra động cơ khơng đồng bộ ba pha dùng trực tiếp với lƣới điện xoay chiều ba pha, khơng phải tốn kém thêm các thiết bị biến đổi. Vận hành tin cậy, giảm chi phí vận hành, bảo trì sửa chữa. 2.1.4.2. Nhƣợc điểm Bên cạnh những ƣu điểm động cơ khơng đồng bộ ba pha cũng cĩ các nhƣợc điểm sau: - Dễ phát nĩng đối với stato, nhất là khi điện áp lƣới tăng và đối với rơto khi điện áp lƣới giảm. - Làm giảm bớt độ tin cậy vì khe hở khơng khí nhỏ. 55
  56. - Khi điện áp sụt xuống thì mơmen khởi động và mơmen cực đại giảm rất nhiều vì mơmen tỉ lệ với bình phƣơng điện áp. So với máy điện DC, việc điều khiển máy điện xoay chiều gặp rất nhiều khĩ khăn bởi vì các thơng số của máy điện xoay chiều là các thơng số biến đổi theo thời gian, cũng nhƣ bản chất phức tạp về mặt cấu trúc máy của động cơ điện xoay chiều so với máy điện một chiều. Cho nên việc tách riêng điều khiển giữa mơmen và từ thơng để cĩ thể điều khiển độc lập địi hỏi một hệ thống cĩ thể tính tốn cực nhanh và chính xác trong việc qui đổi các giá trị xoay chiều về các biến đơn giản . Vì vậy, cho đến gần đây, phần lớn động cơ xoay chiều làm việc với các ứng dụng cĩ tốc độ khơng đổi do các phƣơng pháp điều khiển trƣớc đây dùng cho máy điện thƣờng đắt và cĩ hiệu suất kém. Động cơ khơng đồng bộ cũng khơng tránh khỏi nhƣợc điểm này. 2.1.4.3. Ứng dụng Động cơ khơng đồng bộ đƣợc ứng dụng rất rộng rãi trong cơng nghiệp, nơng nghiệp , đời sống hằng ngày với cơng suất từ vài chục đến hàng nghìn kW. Trong cơng nghiệp, động cơ khơng đồng bộ thƣờng đƣợc dùng làm nguồn động lực cho các máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho các máy cơng cụ ở các nhà máy cơng nghiệp nhẹ . . . Trong nơng nghiệp, đƣợc dùng làm máy bơm hay máy gia cơng nơng sản phẩm. Trong đời sống hằng ngày, động cơ khơng đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng nhƣ: quạt giĩ, động cơ trong tủ lạnh, máy quay dĩa,. . Ngày nay, các hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ khơng đồng bộ đƣợc ứng dụng rất rộng rãi trong các thiết bị hoặc dây chuyền sản xuất cơng nghiệp, trong giao thơng vận tải, trong các thiết bị điện dân dụng, . .Các hệ truyền động điện cĩ thể hoạt động với tốc độ khơng đổi hoặc với tốc độ 56
  57. thay đổi đƣợc. Hiện nay khoảng 75 † 80% các hệ truyền động là loại hoạt động với tốc độ khơng đổi. Với các hệ thống này, tốc độ của động cơ hầu nhƣ khơng cần điều khiển trừ các quá trình khởi động và hãm. Phần cịn lại, là các hệ thống cĩ thể điều chỉnh đƣợc tốc độ để phối hợp đặc tính động cơ và đặc tính tải theo yêu cầu. Với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật bán dẫn cơng suất lớn và kỹ thuật vi xử lý, các hệ điều tốc sử dụng kỹ thuật điện tử ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi và là cơng cụ khơng thể thiếu trong quá trình tự động hĩa. Tĩm lại, cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện khí hĩa và tự động hĩa, phạm vi ứng dụng của động cơ khơng đồng bộ ngày càng rộng rãi. 2.2 Các phƣơng pháp khởi động động cơ khơng đồng bộ roto lồng sĩc Với động cơ rơ to ngắn mạch do khơng thể đƣa điện trở vào mạch rơ to nhƣ động cơ dị bộ rơ to dây quấn để giảm dịng khởi động ta thực hiện các biện pháp sau: 2.2.1 Khởi động trực tiếp Đối với động cơ cơng suất nhỏ dịng điện và điện áp khởi động khơng đáng kể , khơng yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ thì khởi động trực tiếp 2.2.2 Giảm điện áp nhuồn cung cấp Ngƣời ta dùng các phƣơng pháp sau đây để giảm điện áp khởi động:dùng cuộn kháng, dùng biến áp tự ngẫu và thực hiện đổi nối sao-tam giác Đặc điểm chung của các phƣơng pháp giảm điện áp là cùng với việc giảm dịng khởi động, mơ men khởi động cũng giảm. Vì mơ men động cơ tỷ lệ với bình phƣơng điện áp nguồn cung cấp, nên khi giảm điện áp mơ men giảm theo tỷ lệ bình phƣơng, ví dụ điện áp giảm 3 lần thì mơ men giảm đi 3 lần. 57
  58. Việc thực hiện đổi nối sao tam giác chỉ thực hiện đƣợc với những động cơ khi làm việc bình thƣờng thì cuộn dây stato nối tam giác. Do khi khởi động cuộn dây stato nối sao, điện áp đặt lên stato nhỏ hơn 3 lần khi chuyển sang nối tam giác, dịng điện giảm lần mơ men giảm đi 3 lần. Khi khởi động bằng biến áp, nếu hệ số biến áp là ku thì điện áp trên tụ đấu dây của động cơ giảm đi ku lần so với điện áp định mức, dịng khởi động giảm đi ku, mơ men khởi 2 động sẽ giảm đi ku lần.Tất cả các phƣơng pháp khởi động bằng giảm điện áp, chỉ thực hiện đƣợc ở những động cơ cĩ khởi động nhẹ, cịn động cơ khởi động nặng khơng áp dụng đƣợc, ngƣời ta khởi động bằng phƣơng pháp „nhớm‟. 2.2.2.1 Giảm điện áp nguồn cung cấp bằng cách dung cuộn kháng Hình 2.2.1.1 58
  59. 2.2.2.2. Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp khởi động Hình 2.2.2.2 2.2.2.3. Khởi động bằng phƣơng pháp đổi nối sao tam giác Hình 2.2.2.3 59
  60. 2.2.3 Khởi động bằng phƣơng pháp tần số. Do sự phát triển của cơng nghệ điện tử, ngày nay ngƣời ta đã chế tạo đƣợc các bộ biến tần cĩ tính chất kỹ thuật cao và giá thành rẻ, do đĩ ta cĩ thể áp dụng phƣơng pháp khởi động bằng tần số. Thực chất của phƣơng pháp này nhƣ sau: Động cơ đƣợc cấp điện từ bộ biến tần tĩnh, lúc đầu tần số và điện áp nguồn cung cấp cĩ giá trị rất nhỏ, sau khi đĩng động cơ vào nguồn cung cấp, ta tăng dần tần số và điện áp nguồn cung cấp cho động cơ, tốc độ động cơ tăng dần, khi tần số đạt giá trị định mức, thì tốc độ động cơ đạt giá trị định mức. Phƣơng pháp khởi động này đảm bảo dịng khởi động khơng vƣợt quá giá trị dịng định mức 2.2.4 Khởi động động cơ cĩ rãnh sâu và động cơ 2 rãnh. Nhƣ chúng ta đã biết khởi động động cơ dị bộ bằng đƣa điện trở vào mạch rơ to là tốt nhất, tuy nhiên với động cơ dị bộ rơ to lồng sĩc thì khơng làm điều đĩ đƣợc. Song chúng ta cĩ thể thực hiện khởi động động cơ dị bộ rơ to lồng sĩc cĩ đƣa điện trở phụ vào bằng dùng những động cơ ngắn mạch đặc biệt: động cơ rãnh sâu và động cơ 2 rãnh. 2.2.4.1. Động cơ rơ to lồng sĩc 2 rãnh. Để cải thiện khởi động đối với động cơ dị bộ lồng sĩc, ngƣời ta chế tạo động cơ lồng sĩc 2 rãnh: rãnh cơng tác làm bằng vật liệu bình thƣờng, cịn rãnh khởi động làm bằng đồng thau là kim loại cĩ điện trở riêng lớn. (Hình 9.20). Từ hình vẽ ta thấy 60
  61. n n 1 0 h1 2 3 hN 1 2 M 0 Hình 2.4.1.1 Động cơ rơ to lồng sĩc Hình 2.4.1.2 Đặc tính cơ của động 2 rãnh cơ dị 1-Rãnh khởi động,2 Rãnh cơng tác. bộ 2 rãnh rằng, độ dẫn từ của từ thơng tản rãnh dƣới lớn hơn của rãnh ngồi (trên). Nhƣ vậy trở kháng của các rãnh này rất khác nhau: trở kháng của rãnh dƣới lớn hơn trở kháng của rãnh trên rất nhiều. Khi mới bắt đầu khởi động (s=1) trở kháng của rãnh dƣới lớn, nên dịng điện bị đẩy lên rãnh trên, dịng điện chạy trong nĩ nhỏ. Ở rãnh trên trở kháng nhỏ nhƣng điện trở thuần lại lớn, kết quả làm cho dịng khởi động nhỏ - đĩ là hậu quả của việc đƣa thêm điện trở vào rơ to. Khi tốc độ rơ to tăng lên, s giảm đi, trở kháng rãnh dƣới giảm, dịng điện lại chạy từ rãnh trên xuống rãnh dƣới. Khi tốc độ đạt giá trị định mức, thì dịng điện chạy trong thanh trên rất nhỏ. Nhƣ vậy thanh trên chỉ hoạt động khi khởi động nên đƣợc gọi là thanh khởi động. 61
  62. Để xác định đặc tính cơ của động cơ 2 rãnh, ta giả thiết rằng 2 rãnh hoạt động độc lập với nhau. Rãnh trên cĩ điện trở lớn nên đặc tính cơ là đặc tính 1 trên hình 9.21, cịn rãnh dƣới cĩ đặc tính cơ nhƣ đƣờng 2. Tổng của 2 đặc tính là của động cơ 2 rãnh (đƣờng 3). a.Động cơ rơ to lồng sĩc rãnh sâu. Động cơ rãnh sâu cĩ cấu trúc khác với động cơ rãnh thƣờng. Chiều cao h của rãnh động cơ rãnh sâu thƣờng gấp 15-20 lần chiều rộng của rãnh (hình 2.4.1.3). Rãnh cĩ nhiều dạng khác nhau:Chữ nhật, hình thang hay trịn dƣới, trên chữ nhật b h h h  J a) b) k c) Hình 2.4.1.3 a)Rãnh của động cơ lồng sĩc rãnh sâu; b) Sự phân bố độ dẫn từ theo chiều cao rãnh, c) Độ phân bố mật độ dịng điện theo chiều cao rãnh. 62
  63. n M,I 1 1 2 2 3 n M Hình 2.4.1.5 Đặc tính cơ và Hình 2.4.1.6, Đặc tính cơ của động cơ đặc tính dịng điện của động dị bộ 1) Động cơ dây quấn, 2) Động cơ cơ rãnh sâu lồng sĩc thƣờng, 3)Động cơ rãnh sâu 1. Đặc tính dịng điện; 2. Đặc tính cơ 63
  64. CHƢƠNG 3 : XÂY DỰNG HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ RƠ TO LỒNG SĨC BẰNG ĐƠI NỐI SAO TAM GIÁC BẰNG PLC S7 200 3.1. Sơ đồ khối hệ thống khởi động động cơ rơ to lồng sĩc bằng đổi nối sao tam giác bằng PLC S7200 Nguồn 3 pha Máy tính CB PLC S7- 200 Cơng tắc tơ đổi RƠLE điều khiển nối sao-tam giác Động cơ KDB 3 pha roto lồng sĩc Hình 3.1: Sơ đồ khối 64
  65. 3.1.1. Mạch nguồn 24 V/DC Hình 3.1.1: Sơ đồ khối mạch nguồn 24V/DC Hình 3.1.2: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 24V/DC Mạch nguồn 24 V/DC bao gồm: Biến áp BA 220/18 V/3A: Nhiệm vụ chủ yếu là biến đổi năng lƣợng điện xoay chiều cĩ điện áp 220V/50Hz thành năng lƣợng điện xoay chiều cĩ điện áp 18V/50Hz . 65
  66. Hình 3.1.3: Biến áp sử dụng trong mơ hình * Chỉnh lƣu cầu 1pha CL/3A: Chức năng chính la chỉnh lƣu dịng xoay chiều 18V/AC thành dịng một chiều 24V/DC Hình 3.1.4: Cầu chỉnh lƣu sử dụng trong mơ hình * Tụ lọc C1 1000 µF: Hình 3.1.5: Tụ lọc sử dụng trong mơ hình 66
  67. * Nguyên lý hoạt động của mạch nguồn 24V/DC: Điện áp 220V/AC qua biến áp giảm xuống 18V/AC. Điện áp này qua cầu chỉnh lƣu sẽ chuyển thành điện áp một chiều và đƣợc nhân với căn 2 (khoảng 1.4) vào khoảng 24 V/DC đƣợc đƣa qua tu lọc. Tụ điện cĩ tác dụng lọc thành phần sĩng hài bậc cao và san phẳng điện áp một chiều nhấp nhơ sau cầu chỉnh lƣu để tạo ra điện áp một bằng phẳng hơn. Mạch nguồn 24V/DC dùng để cấp nguồn cho các rơle 24 V/DC. Hình3.1.7: Sơ đồ điện thực tế mạch nguồn 24V/DC 67
  68. 3.2. Sơ đồ mạch động lực Hình 3.2. Sơ đồ mạch động lực Bao gồm: * Cầu dao 3 pha * Động cơ khơng đồng bộ 3 pha rơto lồng sĩc * 2 Cơng tắc tơ K1 và K2 * Rơ le nhiệt RLN 68
  69. 3.3. Sơ đồ mạch điều khiển ứng dụng PLC điều khiển khởi động động cơ khơng đồng bộ 3 pha roto lồng sĩc Hình3.3 : Sơ đồ điều khiển ứng dụng PLC S7- 200 để khởi động động cơ khơng đồng bộ rơ to lồng sĩc 69
  70. Gồm: Nguồn điện 3 pha 380V/50Hz: cung cấp điện cho động cơ Nguồn điện 1 pha 220V/50Hz: cấp nguồn cho bộ PLC S7- 200 và CL 24V/DC. Bộ PLC S2- 200: điều khiển cấp nguồn cho cuộn hút của các rơle trung gian. Mạch nguồn 24V/DC: chỉnh lƣu thành điện áp một chiều cấp cho PLC S7- 200 và cấp nguồn cho rơle trung gian. 2 nút nhấn: Start dùng để khởi động động cơ, cho hệ thống băt đầu hoạt động. Stop dùng để dừng động cơ. 2 rơle trung gian: chuyển tín hiệu từ PLC S7-200 tới các contactor K1 và K2 Hình 3.3.1: Rơle trung gian sử dụng trong mơ hình . Động cơ khơng đồng bộ 3 pha( DC KDB). 70
  71. 3.4. Nguyên lý hoạt động: Tiến hành cấp nguồn 380V/50Hz cho động cơ , cấp nguồn 220V/50Hz cho bộ PLC S7- 200 và mạch nguồn 24V/DC. Nhấn nút Start, rơle trung gian RL1 nhận đƣợc tín hiệu từ PLC S7 200 cấp nguồn cho contactor K1 , động cơ khởi động ở chế độ sao Sau khoảng thời gian 5s, PLC S7 200 điều khiển ngắt nguồn rơle trung gian RL1 đĩng contactor K1 lại , đồng thời phát tín hiệu điều khiển RL2 cấp nguồn cho contactor K2 . Động cơ lúc này chạy ổn định ở chế độ tam giác Nhấn Stop để dừng hoạt động của hệ thống. 3.5. Các biến vào/ra * Các biến vào Bảng 3.5.1: Các biến đầu vào Tên Chức năng I124.0 Start_ Bắt đầu hoạt động I124.1 Stop_ Dừng hoạt động * Các biến ra Bảng 3.5.2: Các biến đầu ra Tên Chức năng Q0.0 Điều khiển cấp nguồn cho rơle trung gian RL1 Q0.1 Điều khiển cấp nguồn cho rơle trung gian RL2 71
  72. 3.6. Chƣơng trình điều khiển 72
  73. KẾT LUẬN Sau một thời gian dài nghiên cứu tài liệu và thực hiện đề tài “Xây dựng hệ thống khởi động động cơ rơ to lồng sĩc bằng đổi nối sao tam giác bằng PLC” đã giúp em cĩ cái nhìn tổng quan về hệ thống điều khiển tự động và xây dựng thành cơng mơ hình ứng dụng PLC S7- 200 để khởi động động cơ khơng đồng bộ 3 pha rơ to lồng sĩc. Đồng thời giúp em củng cố lại kiến thức về PLC, máy điện, trang bị điện, truyền động điện đã học trong suốt thời gian vừa qua. Đây là một đề tài khơng hồn tồn là mới nhƣng nĩ rất phù hợp với thực tế sản xuất hiện nay, càng đi sâu nghiên cứu càng thấy nĩ hấp dẫn và thấy đƣợc vai trị của nĩ trong việc điều khiển tự động. Tuy nhiên để lập trình thành cơng PLC cịn địi hỏi một tầm hiểu biết nhất định về điện tử, tin học nên em cũng gặp khơng ít khĩ khăn.Trong quá trình làm đồ án, mặc dù đã rất cố gắng nhƣng do kiến thức và kinh nghiệm cịn hạn chế nên đồ án này khơng thể tránh khỏi những thiếu sĩt. Em rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo đĩng gĩp của các thầy, cơ giáo và các bạn để đồ án này đƣợc hồn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Thạc sỹ Nguyễn Đức Minh, ngƣời đã trực tiếp tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và tạo điều kiện cho em nghiên cứu, xây dựng thành cơng mơ hình và hồn thành đồ án này. Em xin cám ơn thây cơ giáo trong bộ mơn điện cơng nghiệp trƣờng ĐHDL Hải Phịng, các bạn sinh viên lớp DC1102 đã đƣa ra nhiều gĩp ý để hồn thiện đồ án. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phịng, ngày 23 tháng 10 năm 2011 Sinh viên thực hiện Tạ Văn Huy 74
  74. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Hà Văn Trí. Giáo trình PLC. NXB Khoa học và kĩ thuật [2]. Lê Văn Doanh. Điện tử cơng suất. NXB Khoa học và kĩ thuật Hà Nội 2007 [3]. PGS.TSKH Thân Ngọc Hồn. Máy điện. Nhà xuất bản xây dựng, Hà nội -2005 [4]. PGS.TSKH Thân Ngọc Hồn. Mơ phỏng hệ thống điều tử cơng suất và truyền động điện. Nhà xuất bản xây dựng, Hà nội -2002 [5]. Nguyễn Phùng Quang. Điều khiển truyền động điện xoay chiều ba pha. Nhà xuất bản giáo dục -1996 [6]. http:// WWW. Google.com.vn. [7]. http:// WWW. Tailieu.vn. 75