Khoa CNKT Điện – Điện tử

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

0


Khoa CNKT Điện – Điện tử

MỤC LỤC
Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN ............................................................ 3
1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN .................................................... 3
1.1.1. Định nghĩa ........................................................................................................... 3
1.1.2. Cấu tạo ................................................................................................................. 3
1.1.3. Phân loại .............................................................................................................. 3
1.2. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU .......................................................................... 5
1.2.1. Cấu tạo của động cơ điện một chiều ................................................................. 5
1.2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập ................................ 8
1.2.3 các phương pháp điều chỉnh tốc độ ................................................................. 13
1.3. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ........................................................................ 13
1.3.1. Đặc điểm............................................................................................................. 13
1.3.2. Phân loại ............................................................................................................ 13
1.3.3. Cấu tạo ............................................................................................................... 13
1.3.4. Nguyên lý làm việc ............................................................................................. 15
1.3.5. Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha .......................................................... 16
1.4. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ.............................. 18
1.4.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực ............................................. 18
1.4.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số ................................................... 19
1.4.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cấp cho Stato .......................... 20
1.4.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch roto của động cơ roto dây
quấn .............................................................................................................................. 21

Chương 2 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH PLC S7-300 ........................... 22
2.1. Giới thiệu chung về PLC S7-300 ........................................................................ 22
2.1.1. Các module của PLC S7-300 ........................................................................... 23
2.1.2. Kiểu dữ liệu và phan chia bộ nhớ ................................................................... 28
2.1.3. Cấu trúc bộ nhớ CPU ....................................................................................... 29
2.1.4. Vịng qt chương trình ................................................................................... 31
2.1.5. Cấu trúc chương trình ..................................................................................... 32
2.1.6. Những khối OB đặc biệt................................................................................... 34
2.1.7. Tổ chức bộ nhớ của CPU ................................................................................. 36
2.1.8. Xác định địa chỉ cho module mở rộng ............................................................ 37
2.1.9. Trao đổi dữ liệu giữa các CPU và các module mở rộng ............................... 38
2.2. Ngơn ngữ lập trình ............................................................................................. 40
2.2.1. Toán hạng địa chỉ ............................................................................................. 40
2.2.2. Thanh Ghi Trạng Thái ..................................................................................... 41
2.2.3. Nhóm lệnh logic tiếp điểm ............................................................................... 43
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

1


Khoa CNKT Điện – Điện tử

2.2.4. Bộ thời gian (Timer) ......................................................................................... 47
2.2.5. Bộ đêm counter ................................................................................................. 53
2.3. Sử dụng phần mềm STEP7 ................................................................................. 56
2.3.1. Cài đặt phần mềm Step7 .................................................................................. 56
2.3.2. Soạn thảo một Project ...................................................................................... 58
2.3.3. Xây dựng cấu trình cứng và chương trình cho trạm PLC ........................... 59
Chương 3 ỨNG DỤNG CỦA PLC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN CƠNG
NGHIỆP ...................................................................................................................... 64

3.1. Điều khiển mở máy động cơ khơng đồng bộ 3 pha roto lồng sóc ................... 64
3.2. Mở máy qua 3 cấp điện trở phụ ......................................................................... 66
3.3. Điều khiển 3 băng tải ........................................................................................... 72

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

2


Khoa CNKT Điện – Điện tử

Chương 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN
1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN
1.1.1. Định nghĩa
Máy điện là thiệt bị điện từ làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Dùng để
biến đổi dạng năng lượng cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại
biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc dùng để biến đổi thông số
điện như biến đổi U, I, F, số pha.
Máy điện là máy thường gặp nhiều trong các ngành kinh tế như: công nghiệp,
giao thông vận tải và trong các dụng cụ sinh hoạt trong gia đình.
1.1.2. Cấu tạo
Gồm hai phần chính:
Mạch từ (lõi thép)
Mạch điện (các dây quấn)
1.1.3. Phân loại
Máy điện có nhiều loại và được phận loại theo nhiều cách khác nhau:
+ Theo công suất
+ Theo cấu tạo
+ Theo chức năng

+ Theo loại dòng điện (xoay chiều, một chiều)
+ Theo nguyên lý làm việc
Phân loại theo nguyên lý làm việc được chia làm hai loại:
- Máy điện tĩnh: thường gặp là máy biến áp. Làm việc dựa trên hiện tượng
cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây khơng có chuyển động
tương đối với nhau.
Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng U1, I1, f thành điện
năng có thơng số U2, I2, f hoặc ngược lại biến đổi U2, I2, f thành U1, I1, f.

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

3


Khoa CNKT Điện – Điện tử

- Máy điện động (quay hoặc chuyển động thẳng): làm việc dựa vào hiện tượng
cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường và dịng điện của các cuộn dây có chuyển
động tương đối với nhau gây ra. Loại máy điện này thường dùng để biến đổi điện
năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi điện năng thành cơ năng (máy
phát điện). Q trình biến đổi có tính chất thuận nghịch nghĩa là máy điện có thể
làm việc ở chế độ máy phát hoặc động cơ.
Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng
Máy điện

Máy điện tĩnh

Máy điện động

Máy điện xoay

chiều

Máy không
đồng bộ

Máy
biến áp

Động
cơ
không
đồng
bộ

Máy
phát
không
đồng
bộ

Máy điện một
chiều

Máy đồng bộ

Động
cơ
đồng
bộ


Máy
phát
đồng
bộ

Động
cơ một
chiều

Máy
phát
một
chiều

1.2. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

4


Khoa CNKT Điện – Điện tử

1.2.1. Cấu tạo của động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh và phần
động.
stato

Cực từ chính
Dây quấn cực từ chính
Dây quấn cực từ phụ

Cực từ phụ
Lõi sắt
Gơng từ
Dây quấn phần ứng

Hình 1-1. Cấu tạo động cơ điện một chiều
Phần tĩnh hay stato
Là phần đứng yên của máy (hình 1 – 1), bao gồm các bộ phận chính sau:
a) Cực từ chính
Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng
ngồi lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép
cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng
thép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulơng. Dây quấn kích từ
được quấn bằng dây đồng, và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một
khối tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt
trên các cực từ này được nối tiếp với nhau như trên (hình 1 - 2).

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

5


Khoa CNKT Điện – Điện tử

Hình 1-2. Cấu tạo cực từ chính
b) Cực từ phụ
Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi
thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây
quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ
máy nhờ những bulông.

c) Gông từ
Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong
động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn
thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.
d) Các bộ phận khác
Bao gồm:
- Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và
an toàn cho người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy cịn có
tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang.
- Cơ cấu chổi than: để đưa dịng điện từ phần quay ra ngồi. Cơ cấu chổi than bao
gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lị xo tì chặt lên cổ góp. Hộp
chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

6


Khoa CNKT Điện – Điện tử

quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì
dùng vít cố định lại.
Phần quay hay rơto
Bao gồm những bộ phận chính sau :
a) Lõi sắt phần ứng
Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ
cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xốy gây
nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào.
Trong những động cơ trung bình trở lên người ta cịn dập những lỗ thơng gió
để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thơng gió dọc trục.

Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn
nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thơng gió. Khi máy làm
việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.
Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào
trục. Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rơto. Dùng giá rơto có
thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lng rụto.
b) Dõy qun phn ng

Cách điện

phiến đổi chiều

Hỡnh 1-3. Sơ đồ cách quấn dây

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

7


Khoa CNKT Điện – Điện tử

Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dịng điện chạy
qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy
điện nhỏ có cơng suất dưới vài kw thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy
điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây quấn được cách điện cẩn
thận với rãnh của lõi thép.
Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè
chặt hoặc đai chặt dây quấn. Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit.
c) Cổ góp
Dùng để đổi chiều dịng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ góp gồm nhiều

phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2 mm
và hợp thành một hình trục trịn. Hai đầu trục trịn dùng hai hình ốp hình chữ V ép
chặt lại. Giữa vành ốp và trụ trịn cũng cách điện bằng mica. Đi vành góp có cao
lên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ
dàng như trên (hình 1 – 4).
Miếng đệm mica

Đai
Phiến đổi chiều
Ống lõi
Mi ca

PHIẾN ĐỔI CHIỀU

CỔ GĨP

Hình 1- 4. Cấu tạo cổ góp
1.2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Khi nguồn điện một chiều có cơng suất vơ cùng lớn và điện áp khơng đổi thì
mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc này động cơ được gọi
là động cơ kích từ song song (hình 1- 5).
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

8


Khoa CNKT Điện – Điện tử

+


-

Uư
CKT

Uư

+

Rf

E

RKT

I

IKT

RKT

CKT
E

Rf

+

IKT


I

Hình 1-5. Sơ đồ nối dây của động
cơ kích từ song song

-

UKT

-

Hình 1- 6. Sơ đồ nối dây của
động cơ kích từ độc lập

Khi nguồn điện một chiều có cơng suất khơng đủ lớn thì mạch điện phần ứng
và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau (hình 1- 6), lúc này
động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập.

Phương trình đặc tính cơ
Theo sơ đồ (hình 1- 6), có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch
phần ứng như sau:
Uư = Eư + (Rư + Rf).Iư

(1-1)

Trong đó:
Uư : điện áp phần ứng (V),
Eư : sức điện động phần ứng (V),
Rư : điện trở của mạch phần ứng (Ω),
Rf : điện trở phụ trong mạch phần ứng (Ω),
Iư : dòng điện mạch phần (A).

Với: Rư = rư + rcf + rb + rct
rư : điện trở cuộn dây phần ứng,
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

9


Khoa CNKT Điện – Điện tử

rcf : điện trở cuộn cực từ phụ,
rb : điện trở cuộn bù,
rct : điện trở tiếp xúc của chổi điện.
Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:
Eư =
Trong đó:

K=

p .N
Φ .ω = K Φ .ω
2 . π .a

(1 - 2)

p .N
- hệ số cấu tạo của động cơ,
2πa

p – số đơi cực từ chính,
N – số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng,

a – số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng,
Φ - từ thơng kích từ dưới một cực từ Wb,
ω - tốc độ góc, rad/s .
Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vịng/ phút) thì:
Eư = KeΦ. n
ω=

Vì vậy

Eư =

2 .π .n
60

p .N
.Φ . n
60 . a

Ke =

p .N
: Hệ số sức điện động của động cơ,
60 . a

Ke =

K
≈ 0 ,105 K
9 , 55


Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

(1 - 3)

10


Khoa CNKT Điện – Điện tử

Từ công thức (1 - 1) và (1 - 2) ta có:
ω=

U −
R− + R
−
KΦ
KΦ

f

.I −

(1–4)

Biểu thức (1 - 4) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ. Mặt khác,
mômen điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi:
Mđt = KΦ . Iư

(1–5)


M dt
Iư =
KΦ

Suy ra

Thay giá trị Iư vào (1-4) ta được:

U −
R − + R f
−
M
ω=
KΦ
(K . Φ )2

(1–6)

dt

Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ
bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M, nghĩa là Mđt = Mcơ = M.
ω=

U−
R− + Rf
−
M
KΦ
(K Φ )2


(1–7)

Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
ω

ω

ωo

ωo

Iđm

Inm

I

Mđm

Mnm M

Hình 1- 7. Đặc tính cơ điện và đặc tính cơ cơ của động
cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

11


Khoa CNKT Điện – Điện tử


Giả thiết phản ứng được bù đủ, từ thơng Φ = const, thì các phương trình đặc
tính cơ điện (1 - 4 ) và phương trình đặc tính cơ (1 - 7) là tuyến tính. Đồ thị của
chúng được biểu diễn trên (hình 1 - 7).
Theo các đồ thị trên, khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có :

ω =

U−
= ωo
KΦ

ωo được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. Cịn khi ω = 0 ta có:
I− =

U
= I nm
R− + Rf

M = KΦ . Inm = Mnm

và

Inm, Mnm được gọi là dịng điện ngắn mạch và mơmen ngắn mạch,
Mặt khác, phương trình đặc tính (1 - 4) và (1 - 7) cũng có thể được viết ở
dạng:

Trong đó

ω=


U−
R .I
−
= ωo − ∆ω ,
KΦ KΦ

ω=

U−
R .M
−
= ωo − ∆ω
K Φ (K Φ ) 2

R = Rư + Rf ,
∆ω =

ωo =

U−
KΦ

R
R
.I − =
.M
KΦ
( KΦ ) 2


∆ω được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M.

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

12


Khoa CNKT Điện – Điện tử

1.2.3 các phương pháp điều chỉnh tốc độ:
Có rất nhiều các để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều như:
- Sử dụng hệ truyền động F-D
- Sử dụng hệ truyền động T-D
- Sử dụng bộ điều chỉnh tự động PID
1.3. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
1.3.1. Đặc điểm
Động cơ không đồng bộ so với các loại động cơ khác có cấu tạo nhỏ gọn và
vận hành khơng phức tạp, giá thành rẻ, chi phí vận hành thấp, làm việc tin cậy, hơn
nữa có thể đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha mà không cần phải qua
một thiết bị biến đổi nào. Vì vậy nên được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh
hoạt.
1.3.2. Phân loại
- Động cơ không đồng bộ một pha: chỉ có một dây quấn làm việc (đối với động
cơ có cơng suất nhỏ hơn 600w).
- Động cơ khơng đồng bộ hai pha: có hai dây quấn làm việc, trục của hai dây
quấn đặt lệch nhau trong không gian một góc 900 điện (động cơ có cơng suất nhỏ
hơn 600w).
- Động cơ khơng đồng bộ ba pha: có ba dây quấn làm việc thường làloại động
cơ có cơng suất lớn hơn 600w, trục các dây quấn đặt lệch nhau trong khơng gian
một góc 1200 điện.

1.3.3. Cấu tạo
Nhìn chung động cơ khơng đồng bộ ba pha gồm hai phần chính:

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

13


Khoa CNKT Điện – Điện tử

- Stato: là phần cố định tạo ra từ trường quay, được cấu tạo bởi các lá sắt có từ
tính hàm lượng silic từ 1% đến 2%, được ghép lại thành một khối trụ ống, phía
trong là stato có các đường rãnh là nơi đặt các cạnh dây dẫn. Ba cuộn pha được bố
trí đều trên stato và lệch nhau một góc 1200 điện. Phần mạch từ stato thường được
cố định trong thân máy là vỏ bọc bằng tơn lá hoặc bằng gang đúc có đế vững chắc.

- Rôto: là phần quay cũng dược cấu tạo bởi các lá sắt từ tính ghép lại thành
khối trụ đặc và xung quanh trụ có các đường rãnh là nơi đặt các thanh rãnh bằng
đồng hoặc nhôm đúc. Các đầu thanh dẫn được nối ngắn mạch với nhau tạo thành
mạch kín dang lồng sóc.

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

14


Khoa CNKT Điện – Điện tử

Rôto chế tạo dạng này gọi là roto lồng sóc và thường đúc các cánh quạt phụ
thơng gió dính liền với roto.

Đối với động cơ khơng đồng bộ ba pha có cơng suất lớn người ta thường chế
tạo với loại roto dây quấn đẻ đạt ưu điểm khi khởi động động cơ.Loại roto này
được quấn ba cuộn dây tương ứng với ba pha và mắc hình Y. Ba đầu dây của ba
cuộn pha này được nối với ba vành đồng và chúng được nối ngắn mạch lại bởi biến
trở khởi động ba pha.
1.3.4. Nguyên lý làm việc
Khi cho dòng điện ba pha tần số f vào ba pha dây quấn stato sẽ tạo ra từ
trường quay p đuôi cực, quay với vận tốc n1=

60 f
.
P

Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn roto cảm ứng các sức điện
động. Vì dây quấn roto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng
trong các thanh dẫn roto. Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với
thanh dẫn mang dòng điện roto, kéo roto quay cùng chiều quay từ trường với tốc độ

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

15


Khoa CNKT Điện – Điện tử

n nhưng tốc độ quay của roto bao giờ cũng nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường
quay. Vì thế động cơ được gọi là động cơ không đồng bộ.
1.3.5. Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha
Động cơ không đồng bộ ba pha có mơmen mở máy. Để mở máy được mơmen
mở máy của động cơ phải lớn hơn mômen cản của tải lúc mở máy, đồng thời

mômen động cơ phải đủ lớn để thời gian mở mảytong pham vi cho phép.
Khi mở máy hệ số trượt S = 1, theo sơ đồ thay thế gần đúng, dòng điện pha
lúc mở máy:

- Khởi động dùng cuộn kháng mắc nối tiếp váo mạch stato

Khi khởi động: CD2 cắt, đóng CD1 để nối dây quấn stato vào lưới thông qua
Ck, động cơ quay ổn định, đóng CD2 để ngắn mạch điện kháng, nối trực tiếp dây
quấn stato vào lưới.
- Khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

16


Khoa CNKT Điện – Điện tử

Trước khi khởi động: cắt CD2, đóng CD3, MBA tự ngẫu để ở vị trí điện áp
đặt vào động cơ khoảng (0,6 – 0,8)Uđm, đóng CD1 để nối dây nối dây quấn stato
vào lưới điện thông qua MBA TN, động cơ quay ổn định, cắt CD3, đóng CD2 để
ngắn mạch MBA TN, nối trực tiếp dây quấn stato vào lưới.
- Khởi động bằng đổi nối Y - ∆

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

17


Khoa CNKT Điện – Điện tử


Khi máy làm việc bình thường động cơ nối tam giác ∆, khi khởi động nối hình
sao Y. Sau khi tốc độ quay gần ổn định chuyển về nối tam giác để làm việc.
Khi khởi động động cơ bằng cách đổi nối Y - ∆ dịng điện khởi động giảm 3
lần và mơmen khởi động giảm 3 lần.
1.4. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Tốc độ của động cơ không đồng bộ được xác định bằng biểu thức:
n = n1(1 – s) =

60 f
(1 - s) vong phut
p

Từ biểu thức ta thấy: với động cơ điện khơng đồng bộ roto lồng sóc có thể
điều chỉnh tốc đọ bằng cách thay đổi tần số dòng điện Stato bằng cách đổi nối dây
quấn Stato để thay đổi số đôi cực từ p của từ trường, hoặc thay đổi điện áp đặt vào
Stato để thay đổi hệ số trượt s. Hai phương pháp này đều thực hiện ở
phía Stato. Đối với động cơ roto dây quấn ta thường điều chỉnh tốc độ bằng cách
thay đổi điện trở rôto để thay đổi hệ số trượt s việc điều chỉnh được thực hiện ở
phía roto.
Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ:
+ Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần số.
+ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực.
+ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cấp cho Stato.
+ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch Roto của động cơ Roto
dây quấn.
1.4.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực
Số đôi cực của từ trường quay phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn vì vậy thay đổi
số đôi cực p bằng cách thay đổi sơ đồ đấu dây của Stato động cơ.
Động cơ không đồng bộ có cấu tạo dây quấn để thay đổi số đôi cực từ được

gọi là động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ. Phương pháp này chỉ sử dụng cho
động cơ loại Roto lồng sóc.
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

18


Khoa CNKT Điện – Điện tử

Mặc dù điều chỉnh tốc độ nhảy cấp nhưng có ưu điểm là giữ nguyên độ cứng
của đặc tính cơ, động cơ nhiều cấp tốc độ được sử dụng rộng rãi trong các máy
luyện kim, máy tàu thuỷ...

1.4.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số
Có hai phương pháp:
+ Thay đổi tần số f của dòng điện Stato bằng bộ biến đổi tần số.
+ Tăng tần số đồng thời tăng tốc độ động cơ.
Trong thực tế thường dùng hệ biến đổi tần số là biến tần. Việc điều chỉnh tốc
độ quay bằng cách thay đổi tần số thích hợp với điều chỉnh nhóm động cơ lồng sóc.
Đặc điểm:
+ Khi điều chỉnh tần số phải điều chỉnh cả điện áp sao cho U f không đổi.
+ Điều chỉnh tốc độ bằng tần số cho phép điều chỉnh tốc độ một cách bằng
phẳng trong phạm vi rộng nhưng giá thành còn khá lớn.

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

19


Khoa CNKT Điện – Điện tử


1.4.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cấp cho Stato
Phương pháp này chỉ được thực hiện việc giảm điện áp. Khi giảm điện áp
đường đặc tính M = f(s) sẽ thay đổi. Vì vậy hệ số trượt thay đổi, tốc độ động cơ
thay đổi. Hệ số trượt s1, s2, s3 ứng với điện áp U1đm, 0.85U1đm, và 0.7U1đm .
Nhược điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ quay bằng điện áp là:
+ Giảm khả năng quá tải của động cơ.
+ Dải điều chỉnh tốc độ động cơ hẹp.
+ Tăng tổn hao ở dây quấn Roto ∆Pdt = sPdt = sMω1.

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

20


Khoa CNKT Điện – Điện tử

Việc điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp được dùng chủ yếu với các động
cơ cơng suất nhỏ có hệ số trượt tới hạn sth lớn.
1.4.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch roto của động cơ
roto dây quấn
Thay đôỉ điện trở dây quấn roto, bằng cách mắc biến trở 3 pha vào mạch roto.
Biến trở điều chỉnh tốc độ phải làm việc lâu dài lên có kích thước lớn so với
biến trở mở máy. Họ đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ roto dây quấn khi có
biến trở điều chỉnh tốc độ.

Ta thấy rằng khi tăng điện trở tốc độ quay của động cơ giảm.
Nếu mômen cản khơng đổi, dịng roto khơng đổi, khi tăng điện trở để giảm tốc
độ sẽ tăng tổn hao công suất trong biến trở, do vậy phương pháp này không kinh tế.
Tuy nhiên phương pháp đơn giản, điều chỉnh trơn và khoảng điều chỉnh tương đối

rộng, được sử dụng điều chỉnh tốc độ quay của động cơ công suất cỡ trung bình.
Nói chung khả năng điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ bị hạn chế.
Đây là một nhược điểm của động cơ không đồng bộ.

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

21


Khoa CNKT Điện – Điện tử

Chương 2
THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH PLC S7-300
2.1. Giới thiệu chung về PLC S7-300
Thiết bị điều khiển Logic khả trình PLC là loại thiết bị cho phép thực hiện
linh hoạt các thuật toán điều khiển số thơng qua một ngơn ngữ lập trình, thay cho
việc phải thể hiện thuật tốn đó bằng mạch số. Như vậy với chương trình điều
khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật tốn và
đặc biệt dễ trao đổi thơng tin với mơi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc
với máy tính). Tồn bộ chương trình được lưu trong bộ nhớ dưới dạng các khối
chương trình (OB, FC, FB.. ) và được thực hiện với chu kì quét.

Hình 2.1. Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình PLC
Để có thể thực hiện một chương trình điều khiển. Tất nhiên PLC phải có tính
năng như một máy tính. Nghĩa là phải có một bộ vi xử lí trung tâm (CPU), một hệ
điều hành, một bộ nhớ chương trình để lưu chương trình cũng như dữ liệu và tất
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

22



Khoa CNKT Điện – Điện tử

nhiên phải có các cổng vào rađể giao tiếp với các thiết bị bên ngoài. Bên cạnh đó,
nhằm phục vụ bài tốn điều khiển số, PLC phải có các khối hàm chức năng như
Timer, Counter, và các hàm chức năng đặc biệt khác.
* Các Tín hiệu kết nối với PLC:
- Tín hiệu số: Là các tín hiệu thuộc dạng hàm Boolean, dạng tín hiệu chỉ có 2 trị 0
hoặc 1
Đối với PLC Siemens :
+ Mức 0 : tương ứng với 0V hoặc hở mạch
+ Mức 1 : Tương ứng với 24V
Vd: Các tín hiệu từ nút nhấn, từ các cơng tắc hành trình….. đều là những tín
hiệu số
- Tín hiệu tương tự : Là tín hiệu liên tục, từ 0-10V hay từ 4-20mA….
Vd: Tín hiệu đọc từ Loadcell, từ cảm biến lưu lượng…
- Tín hiệu khác: Bao gồm các tín hiệu giao tiếp với máy tính, với các thiết bị ngoại
vi khác bằng các giao thức khác nhau như giao thức RS232, RS485, Modbus….
2.1.1. Các module của PLC S7-300
Thơng thường để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần
lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào đầu ra cũng như chủng loại tín
hiệu vào ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế khơng bị cứng hố
về cấu hình. Chúng được chia nhỏ thành các Modul. Số các Modul được sử dụng
nhiều hay ít tuỳ theo từng bài toán, song tối thiểu bao giờ cũng có Modul chính là
Modul CPU. Các Modul cịn lại là những Modul nhận truyền tín hiệu với đối tượng
điều khiển, các Modul chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ…
Chúng được gọi chung là Modul mở rộng. Tất cả các Modul được gắn trên những
thanh ray (Rack).

Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh


23


Khoa CNKT Điện – Điện tử

Hình 2.2. Cấu trúc PLC S7-300
a/ Modul CPU: Modul CPU là loại Modul chứa vi xử lí, hệ điều hành, bộ nhớ, các
bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thơng (RS485)... Và có thể cịn có một vài cổng
vào ra số. Các cổng vào ra số trên CPU được gọi là cổng vào ra Onboard.
Trong họ PLC S7_300 có nhiều loại CPU khác nhau : CPU 312, CPU 314,
CPU 315... Những Modul cùng sử dụng một loại bộ vi xử lí. Nhưng khác nhau về
cổng vào ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt tích hợp sẵn trong thư viện
của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào ra onboard này sẽ được phân
biệt với nhau tong tên gọi bằng tên cụm chữ cái IFM (viết tắt của Intergrated
Function Module). Ví dụ Module CPU 312IFM, Modul314 IFM… Ngồi ra cịn có
các loại module hai cổng truyền thơng, trong đó cổng truyền thơng thứ 2 có chức
năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán. Các loại module CPU được phân
biệt với những loại CPU khác bằng thêm cụm từ DP (Distrubited port) trong tên
gọi. Ví dụ module CPU 315-DP.

Hình 2.3. Cổng giao tiếp trong các PLC
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh

24