Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

i NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN VĂN VỲ
KHOA ĐIỆN
TRƢỞNG KHOA
Thái nguyên - 2014

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ii
LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Cấn Thị Vân
Sinh ngày 10 - 11 - 1986
Học viên lớp cao học khoá 14 - Tự động hoá - Trƣờng Đại học Kỹ Thuật

1.3. Chƣơng trình đào tạo nghề điện công nghiệp. 8
1.3.1. Nhu cầu lao động của xã hội với nghề điện công nghiệp của tỉnh Yên
Bái và các tỉnh lân cận 8
1.3.2. Chƣơng trình đào tạo nghề điện 9
CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN
TẦN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 18
2.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha 18
2.3 Điều khiển định hƣớng theo từ trƣờng (FOC) 27
2.3.2. Cấu trúc của hệ điều khiển tựa theo từ thông rotor 32
2.4 Kết luận chƣơng 2 37
CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG BẰNG MÔ PHỎNG
VÀ THỰC NGHIỆM 39
3.1. Đặt vấn đề 39
3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống truyền động BĐTS- ĐCKĐB 40

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

iv
3.3 Kiểm tra chất lƣợng bằng mô phỏng 41
3.3.1 Xây dựng mô hình mô phỏng 41
3.3.2. Kết quả mô phỏng 43
3.3.3. Nhận xét: 49
3.4. Đánh giá bằng kết quả thực nghiệm: 50
3.4.1. Cấu hình thực nghiệm về điều khiển tại trung tâm thí nghiệm 50
3.4.3 Nhận xét 57
3.5. Kết luận chƣơng 3. 57
CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG BÀI THỰC NGHIỆM BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ
XOAY CHIỀU BA PHA 58
4.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý bài thí nghiệm 59
4.3 Chọn thiết bị và bố trí thiết bị của bài thí nghiệm 62

Sensor đo dòng điện
TG
Sensor đo tốc độ
BĐD
Biến đổi dòng
TĐĐMC
Truyền động điện một chiều
ĐCVTKG
Điều chế vectơ không gian
ĐCXCBP
Động cơ xoay chiều 3 pha
ĐTĐK
Đối tƣợng điều khiển
KĐB
Không đồng bộ
XL
Khâu gia công tín hiệu dòng điện và tốc độ động cơ
THĐ
Tín hiệu đặt
ĐTS
Đặt tần số ra nghịch lƣu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động BĐTS – ĐCKĐB 18
Hình 2.2: Cấu trúc điều khiển vô hƣớng hệ BĐTS - ĐCKĐB 22

Hình 3.12: Điện áp đặt vào động cơ ở tần số 50HZ có tải 46
Hình 3.13: Tốc độ của động cơ ở tần số 50HZ có tải 47
Hình 3.14: Mômen tải của động cơ ở tần số 50HZ 47
Hình 3.15: Điện áp đặt vào động cơ ở tần số 15HZ có tải 48
Hình 3.16: Tốc độ của động cơ ở tần số 15HZ có tải 48

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

vii
Hình 3.17: Mô men của động cơ ở tần số 15HZ 49
Hình 3.18: Mô hình thí nghiệm điều khiển mức, nhiệt độ và lƣu lƣợng 50
Hình 3.20: Giao diện trong thí nghiệm điều khiển 52
Hình 3.23: Kết quả thí nghiệm Kp = 2; K
I
= 3; K
D
= 0,1 57
Hình 4.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động BĐTS – ĐCKĐB 59
Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý hệ BĐTS - ĐCKĐB 61
Hình 4.3 Sơ đồ bố trí thiết bị trên bàn thí nghiệm 63
Hình 4.5 Thông số của động cơ trong bài thực nghiệm 65
Hình 4.6: Mô hình điều khiển động cơ 68

1

MỞ ĐẦU


công nghiệp của khoa Điện, trường Cao đẳng nghề Yên Bái”
2. Mục tiêu của luận văn
Nghiên cứu hệ thống thí nghiệm biến tần động cơ xoay chiều tại trung
tâm thí nghiệm trƣờng đại học KTCN Thái Nguyên.
Trên cơ sở thiết bị hiện có của trƣờng và nội dung chƣơng trình đào tạo, ,
dựa vào kết quả nghiên cứu trên, tiến hành triển khai thành các modul thực
hành về điều khiển biến tần – động cơ xoay chiều ba pha. Đây là vấn đề còn
nhiều hạn chế ở các cơ sở đào tạo nghề, cụ thể là tại trƣờng Cao đẳng nghề
Yên Bái.
3. Đối tƣợng nghiên cứu
- Biến tần 3 pha
- Đông cơ xoay chiều 3 pha
- Điều khiển hệ Biến tần - động cơ xoay chiều
4. Ý nghĩ khoa học và thực tiễn của đề tài
Nâng cao đƣợc chất lƣợng đào tạo nghề của nhà trƣờng
Đáp ứng đƣợc yêu cầu của thực tế sản xuất do hiện nay trong thực tế
đang sử dụng rộng rãi hệ thông này trong các thiết bị đòi hỏi chất lƣợng điều
chỉnh cao.
5. Kết cấu của luận văn của luận văn
Với mục tiêu đặt ra, nội dung luận văn bao gồm các chƣơng sau:
Chương 1: Thực trạng và nội dung đào tạo nghề “Điện công nghiệp” của
trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái
Chương 2: Nghiên cứu hệ điều khiển biến tần động cơ xoay chiều ba pha
Chương 3: Đánh giá hẹ thống bằng mô phỏng và thực nghiệm.
Chương 4: Xây dựng hệ thực hành “biến tần - động cơ xoay chiều“
Kết luận và kiến nghị 3


Trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái là trƣờng cao đẳng nghề công lập duy
nhất của tỉnh Yên Bái. Nhà trƣờng có nhiệm vụ tổ chức đào tạo, bồi dƣỡng
dạy nghề theo 3 cấp trình độ : Cao đẳng nghề, trung cấp nghề và sơ cấp nghề,
tổ chức hợp tác đào tạo, nghiên cứu ứng dụng khoa học kỹ thuật và tổ chức
các dịch vụ sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của tỉnh
Yên Bái và các tỉnh lân cận.
Tiền thân của nhà trƣờng là một cơ sở đào tạo công nhân kỹ thuật với sự
sát nhập của 3 nhà trƣờng trong tỉnh (Năm 1992, sáp nhập Trƣờng Công nhân
kỹ thuật Giao thông vận tải, Trƣờng Công nhân kỹ thuật Xây dựng và Trƣờng
công nhân kỹ thuật Công nghiệp). Qua nhiều năm thực hiện chức năng đào
tạo nguồn lao động trình độ công nhân kỹ thuật, nhà trƣờng luôn hoàn thành
nhiệm vụ đƣợc giao, đã góp phần quan trọng trong công cuộc xây dựng và
bảo vệ tổ quốc. Đến năm 2007, trƣờng đƣợc nâng cấp thành trƣờng Trung cấp
nghề tỉnh Yên Bái (Theo Quyết định số 811/QĐ-UBND ngày 12/6/2007 của
UBND tỉnh Yên Bái).
Với thời gian vừa tròn 2 năm, dƣới sự quan tâm của Đảng, Nhà nƣớc,
các cấp, các ngành và sự phấn đấu nỗ lực của tập thể cán bộ, giáo viên, công
nhân viên, nhà trƣờng đã có sự trƣởng thành vƣợt bậc, thực sự khẳng định
đƣợc vị trí của mình trong sự nghiệp đào tạo nghề, đào tạo nguồn nhân lực có
trình độ, có phẩm chất đạo đức tốt và tay nghề vững vàng đáp ứng yêu cầu 5

trong thời kỳ công nghiệp hoá - hiện đại hoá. Sau khi phấn đấu bảo đảm đủ
điều kiện, nhà trƣờng đã đƣợc Bộ Lao động - Thƣơng binh và Xã hội nâng
cấp thành trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái.
Trong những năm qua, nhà trƣờng đã tập trung đầu tƣ mua sắm trang
thiết bị, chủ động tổ chức nghiên cứu biên soạn giáo trình, tài liệu để phục vụ
cho công tác đào tạo, đổi mới phƣơng thức quản lý, áp dụng phƣơng pháp

định số 1520/QĐ-UBND ngày 12/10/2011) phù hợp với quy mô phát triển
của nhà trƣờng.
Hiện nay, cơ cấu tổ chức bộ máy của nhà trƣờng gồm:
- Ban Giám hiệu;
- Các đơn vị trực thuộc :
1. Phòng Đào tạo và Nghiên cứu khoa học;
2. Phòng Tổ chức hành chính;
3. Phòng Tài chính kế toán;
4 Phòng Quản trị và quản lý thiết bị;
5. Phòng Công tác học sinh sinh viên;
6. Khoa Kinh tế;
7. Khoa Cơ khí;
8. Khoa Điện;
9.Khoa Điện tử công nghệ thông tin;
10. Khoa Khoa học cơ bản;
11. Khoa Sƣ phạm Dạy nghề;
12. Khoa Xây dựng;
13. Khoa Giao thông;
14. Khoa Công nghệ Ô tô;
15. Trung tâm Đào tạo lái xe;
16. Trung tâm Thực hành sản xuất và hợp tác đào tạo.
Chức năng, nhiệm vụ của các đơn vị phòng, khoa, trung tâm đƣợc xác
định trên cơ sở chức năng, nhiệm vụ chung của nhà trƣờng. 7

1.2. Các ngành nghề đào tạo của Nhà trƣờng
- Nhà trƣờng tổ chức đào tạo nghề theo 3 cấp trình độ : Cao đẳng nghề,
Trung cấp nghề và Sơ cấp nghề với các nghề sau :

sáng kiến kinh nghiệm cải tiến phƣơng pháp dạy học, quản lý đào tạo, giáo
dục học sinh nhằm nâng cao chất lƣợng đào tạo.
Thông qua việc xây dựng kế hoạch kinh phí hàng năm và đƣợc cụ thể
hoá trong quy chế chi tiêu nội bộ của trƣờng. Nhà trƣờng đã cử nhiều cán bộ,
giáo viên đi tham quan, học tập nghiên cứu công nghệ mới, cử giáo viên đi
tập huấn, bồi dƣỡng công nghệ phần mềm và công nghệ mới trong nƣớc để
nghiên cứu ứng dụng cho đào tạo nghề tại trƣờng. Chính vì thế việc thực hiện
nghiên cứu khoa học tại trƣờng đã từng bƣớc đƣợc cán bộ quản lý, giáo viên
tích cực tham gia, hƣởng ứng, góp phần nâng cao vị thế và chất lƣợng đào tạo
của nhà trƣờng.
Công tác nghiên cứu khoa học trong nhà trƣờng còn mới mẻ nhƣng đã
đƣợc lãnh đạo nhà trƣờng quan tâm, tạo điều kiện, đội ngũ cán bộ, giáo viên
nhà trƣờng đã nỗ lực tham gia để ứng dụng vào thực tế, trong công tác quản
lý và giảng dạy. Các đề tài nghiên cứu khoa học bƣớc đầu đƣợc đánh giá tốt
đảm bảo thiết thực, hiệu quả, tiết kiệm đƣợc chi phí.
1.3. Chƣơng trình đào tạo nghề điện công nghiệp.
1.3.1. Nhu cầu lao động của xã hội với nghề điện công nghiệp của
tỉnh Yên Bái và các tỉnh lân cận
Ngày nay với sự phát triển ngày càng rộng rãi của ngành công nghiệp
nói chung, của tỉnh Yên Bái và các tỉnh lân cận Yên Bái nhƣ Phú Thọ, Tuyên
Quang, Hòa Bình, Lào Cai nói riêng. Nhu cầu nhân công lao động qua đào tạo
tƣơng đối lớn. Phần lớn các lao động trong các nhà máy là công nhân lao
động chân tay chƣa qua đào tạo nghề vì vậy một số nhà máy sau khi tuyển
dụng nhân công xong phải tổ chức đào tạo tay nghề theo yêu cầu công nghệ.
Tại Yên Bái hiện nay có 5 khu công nhiệp với nhiều nhà máy đã đi vào hoạt
động, một số nhà máy đang trong quá trình xây dựng. Các nhà máy đƣợc đầu
tƣ nhiều máy móc hiện đại, sử dụng công nghệ mới vào sản xuất. Nắm đƣợc 9
10

+ Phân tích đƣợc phƣơng pháp xác định các dạng hƣ hỏng thƣờng gặp
của các thiết bị điện;
+ Nắm vững các kiến thức về quản lý kỹ thuật, quản lý sản xuất, điều
khiển các trạm điện, lƣới điện;
+ Vận dụng đƣợc những kiến thức cơ sở và chuyên môn đã học để giải
thích các tình huống trong lĩnh vực điện công nghiệp;
+ Đạt trình độ A Tiếng Anh, trình độ B Tin học hoặc tƣơng đƣơng.
+ Lắp đặt đƣợc hệ thống cấp điện của một xí nghiệp, một phân xƣởng
vừa và nhỏ đúng yêu cầu kỹ thuật;
+ Sửa chữa, bảo trì và chỉnh định đƣợc các thiết bị điện trên các dây
chuyền sản xuất, đảm bảo đúng trình tự và yêu cầu kỹ thuật;
+ Phán đoán đúng và sửa chữa đƣợc các hƣ hỏng thƣờng gặp trong các
hệ thống điều khiển tự động cơ bản;
+ Vận hành đƣợc những hệ thống điều tốc tự động;
+ Đọc, hiểu, lắp đặt và vận hành đƣợc các thiết bị điện có công nghệ
hiện đại theo tài liệu hƣớng dẫn.
+ Lắp đặt và vận hành đƣợc các thiết bị điện đảm bảo an toàn;
+ Hƣớng dẫn, giám sát kỹ thuật đƣợc các tổ, nhóm lắp đặt mạng điện hạ
áp và mạch điện điều khiển trong hệ thống điện;
+ Tự học tập, nghiên cứu khoa học theo đúng chuyên ngành đào tạo;
+ Có kỹ năng giao tiếp, tổ chức và làm việc nhóm.
- Chính trị, đạo đức; Thể chất và quốc phòng:
+ Có hiểu biết một số kiến thức phổ thông về Chủ nghĩa Mác - Lê nin và
Hiến pháp, Pháp luật nƣớc Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam;
+ Có hiểu biết về đƣờng lối phát triển kinh tế của Đảng, thành tựu và
định hƣớng phát triển công nghiệp của địa phƣơng, khu vực, vùng, miền;

dây, tổ bảo trì và sửa chữa đƣờng dây;
- Làm việc trong các trạm truyền tải và phân phối điện năng: Nhân viên
vận hành;
- Làm việc trong các công ty xây lắp công trình điện; 12

- Làm việc trong các công ty, xí nghiệp sản xuất công nghiệp trong các
thành phần kinh tế xã hội.
* THỜI GIAN CỦA KHÓA HỌC VÀ THỜI GIAN THỰC HỌC TỐI THIỂU:
- Thời gian của khóa học và thời gian thực học tối thiểu:
+ Thời gian đào tạo: 3 năm
+ Thời gian học tập: 131 tuần
+ Thời gian thực học tối thiểu: 3750 giờ
+ Thời gian ôn, kiểm tra hết môn học, mô đun và thi tốt nghiệp: 300 giờ
(Trong đó thi tốt nghiệp: 100 giờ)
- Phân bổ thời gian thực học tối thiểu:
+ Thời gian học các môn học chung bắt buộc: 450 giờ
+ Thời gian học các môn học, mô đun đào tạo nghề: 3300 giờ
+ Thời gian học bắt buộc: 2520 giờ; Thời gian học tự chọn: 780 giờ
+ Thời gian học lý thuyết: 708 giờ; Thời gian học thực hành: 1812 giờ
* DANH MỤC MÔN HỌC, MÔ ĐUN ĐÀO TẠO BẮT BUỘC, THỜI GIAN VÀ
PHÂN BỔ THỜI GIAN:

Mã
MH,
MĐ
Tên môn học, mô đun
Thời gian đào tạo (giờ)

4
52
4
MH 04
Giáo dục quốc phòng - An ninh
75
58
13
4
MH 05
Tin học
75
17
54
4
MH 06
Ngoại ngữ (Anh văn)
120
60
50
10
II
Các môn học, mô đun đào tạo
nghề bắt buộc
2520
708
1656
156
II.1
Các môn học, mô đun kỹ thuật

10
18
2
MH 11
Vật liệu điện
30
15
13
2
MĐ 12
Khí cụ điện
45
30
12
3
MĐ 13
Điện tử cơ bản
150
45
98
7
MĐ 14
Kỹ thuật nguội
40
10
28
2
II.2
Các môn học, mô đun chuyên
môn nghề

90
60
26
4
MH 20
Trang bị điện 1
270
45
210
15
MH 21
Trang bị điện 2
60
15
40
5
MĐ 22
Kỹ thuật xung- số
90
45
42
3
MĐ 23
Tổ chức sản xuất
30
20
8
2
MĐ 24
Kỹ thuật cảm biến

440
0
397
43

Tổng cộng
2970
943
1845
182

* CHƢƠNG TRÌNH MÔN HỌC, MÔ ĐUN ĐÀO TẠO BẮT BUỘC:
(Nội dung chi tiết có Phụ lục kèm theo)
* HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƢƠNG TRÌNH KHUNG TRÌNH ĐỘ
CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỂ XÁC ĐỊNH CHƢƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO NGHỀ:
- Hƣớng dẫn xác định danh mục các môn học, mô đun đào tạo nghề tự
chọn; thời gian, phân bố thời gian và chƣơng trình cho môn học, mô đun đào
tạo nghề tự chọn: 14

Mã
MH,
MĐ
Tên môn học, mô đun tự
chọn

Thời gian đào tạo (giờ)
Tổng

69
6
MĐ 34
Thiết bị điện gia dụng
120
30
81
9
MĐ 35
Quấn dây máy điện nâng cao
90
10
77
3
MĐ 36
Bảo vệ rơle
120
30
84
6

CHƢƠNG TRÌNH MÔ ĐUN ĐÀO TẠO: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Mã số mô đun: MĐ26
Thời gian mô đun: 150giờ; (Lý thuyết: 60 giờ; Thực hành: 90 giờ)
* VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN:
- Vị trí: Trƣớc khi học mô đun này cần hoàn thành các mô đun và môn
học cơ sở, đặc biệt các mô đun và môn học: Mạch điện; Trang bị điện; Máy
điện.
- Tính chất: Là mô đun kĩ thuật chuyên môn, thuộc mô đun đào tạo nghề
bắt buộc

2
2 2
Cơ học truyền động điện.
8
6
2

3
Các đặc tính và trạng thái làm việc
của động cơ điện.
20
10
9
1
4
Điều khiển tốc độ truyền động
điện.
20
10
9
1
5
Ổn định tốc độ của hệ thống
truyền động điện.
10
7
2

14
1
11
Bộ điều khiển tốc độ động cơ DC.
20
5
14
1

Cộng:
150
60
82
8

Bài 8 : Bộ biến tần (Thời gian: 20 giờ)
Mục tiêu :
- Giải thích đƣợc nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phƣơng
pháp thay đổi tần số.
- Nhận biết đƣợc cổng vào, cổng ra ở bộ biến tần.
- Kết nối mạch động lực cho bộ biến tần.
- Khởi động và thực hiện dừng mềm, đảo chiều quay cho động cơ. 16

Nội dung:
1. Giới thiệu các loại biến tần.
2. Các phím chức năng.
3. Các cổng vào/ra và cách kết nối.

việc chủ yếu ở các cơ sở sản xuất công nghiệp. Tại các cơ sở này, hiện nay
chủ yếu sử dụng các hệ truyền động điện xoay chiều. Vì vây ngay trong nhà
trƣờng đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức, đặc biệt là phải có tay nghề cao
trong việc khai thác, sử dụng, sửa chữa các hệ truyền động Biến tần - Động cơ
xoay chiều. Muốn đạt đƣợc mục tiêu trên, ngoài dạy kiến thức về mặt lý
thuyết sinh viên, cần phải cho sinh viên thực hành nhiều về hệ thống này.
Trong thực tế đào tạo trong mấy năm qua, phần thực hành về tự động
khống chế, về sửa chữa máy điện và PLC, đã đƣợc quan tâm đúng mức, tuy
nhiên phần thực hành về điều khiển động cơ điện, còn thiếu bài thực hành về
điều hệ biến tần - động cơ xoay chiều.
Chính vì vậy, việc xây dựng bài thực hành về điều khiển hệ truyền động
BBT – ĐCXC là cần thiết để đào tạo tay nghề cho sinh viên và trang bị thêm
kiến thức cho đội ngũ giáo viên thực hành của trƣờng.
1.5. Kết luận chƣơng 1
Khi tiến hành bài thí nghiệm về điều khiển biến tần động cơ KĐBXC 3
pha thông qua thiết bị điều khiển lƣu lƣợng bằng tần số tại Trung tâm thí
nghiệm của trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, tác giả đã nắm đƣợc cấu
trúc của bài thí nghiệm, tổ chức tiến hành thí nghiệm, lấy kết quả thí nghiệm
và đánh giá so sánh với lý thuyết và mô phỏng.
Nội dung luận văn này nhằm bổ sung thêm một bài thực hành cho sinh
viên trong quá trình đào tạo nghề ở trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái, để sinh
viên ra trƣờng đáp ứng ngay đƣợc yêu cầu của thực tế sản xuất khi học tập,
giúp cho sinh viên có kỹ năng tay nghề thành tạo khi tốt nghiệp ra trƣờng, đáp
ứng đƣợc yêu cầu thực tiễn. Đồng thời, hệ thực nghiệm cũng giúp trang bị
thêm kiến thức cho đội ngũ giáo viên thực hành của trƣờng. 18

CHƢƠNG 2