TÍNH TOÁN, LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỀU KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA RÔ TO LỒNG SÓC CÔNG SUẤT 7,5KW BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỔI NỐI SAO – TAM GIÁC

Trong sản xuất công nghiệp hiện đại, để nâng cao năng xuất, hiệu xuất sử dụngcủa máy, nâng cao chất lượng sản phẩm và các phương pháp tự động hoá dâychuyền sản xuất thì hệ thống truyền đ

TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Các phương pháp khởi động động cơ KĐB 3pha

1.1.1 Khởi động động cơ rotor lồng sóc:

- Khởi động trực tiếp: Đây là phương pháp mở máy đơn giản Dùng trong trường hợp công suất của nguồn cung cấp lớn hơn nhiều so với công suất của động cơ hoặc mở máy không tải Lúc mới đóng điện dòng mở máy lớn, tốc độ động cơ tăng dần thì dòng mở máy giảm xuống Khi tốc độ ổn định thì dòng điện ở lại trị số bình thường.

- Hạ điện áp mở máy:

Phương pháp này khắc phục nhược điểm của phương pháp mở máy trực tiếp là làm giảm dòng điện mở máy, nhưng đồng thời momen mở máy cũng giảm, do đó với tải yêu cầu momen khởi động lớn thì phương pháp này không phù hợp.

+ Nối nối tiếp với điện kháng ở mạch stato: Ưu điểm của phương pháp này là thiết bị đơn giản ,nhưng nhược điểm là khi giảm dòng điện mở máy thì momen mở máy giảm bình phương lần.

+ Dùng máy biến áp tự ngẫu giảm điện áp mở máy: ưu điểm là dòng điện mở máy nhỏ, momen mở máy lớn nhưng nhược điểm là giá thành thiết bị mở máy đắt tiền hơn phương pháp dùng điện kháng.

+ Mở máy bằng phương pháp đổi nối sao – tam giác: được sử dụng phổ biến vì đơn giản , làm việc tin cậy.

+ Mở máy bằng phương pháp nối thêm điện trở phụ vào roto: ưu điểm là dòng điện mở máy nhỏ, momen mở máy lớn Đi kèm với nhược điểm là động cơ roto dây quấn chế tạo phức tạp hơn động cơ roto lồng sóc, bảo quản, vận hành khó khăn hơn Hiệu suất thấp hơn động cơ roto lồng sốc.

- Khởi động bằng cách giảm điện áp (khởi động gián tiếp qua điện trở, cuộn kháng, biến áp, đổi nối sao – tam giác).

1.1.2 Dùng cuộn kháng nối với mạch điện stator:

- Mở máy: đóng K1, động cơ được khởi động qua cuộn kháng Khi mở máy xong đóng K2, điện kháng bị nối ngắn mạch, dòng mở máy giảm k lần,

1.1.3 Dùng biến áp tự ngẫu:

+ Dòng mở máy giảm k 2 lần, Mmm giảm k 2 lần.

+ Thứ tự đóng mạch biến áp:

- Đóng K1 để nối sao các cuộn máy biến áp.

- Thay đổi vị trí con chạy để cho lúc mở máy điện áp đặt vào động cơ nhỏ sau đó tăng dần lên (70-80)%.Uđm.

- Sau khi động cơ quay ổn định, ngắt K1 đóng K2 đưa Uđm vào động cơ.

1.1.4 Dùng phương pháp đổi nối Y – Δ:

- Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ khi làm việc bình thường, dây quấn stator đấu hình Δ, điện áp pha bằng điện áp dây của lưới.

+ U1: điện áp của lưới điện.

Vậy: Dòng giảm đi 3 lần, áp giảm √3, Mmm giảm (√3) 2 = 3 lần. Đây là phương pháp đơn giản nên được dùng nhiều.

1.1.5 Phương pháp đổi đầu dây quấn:

- Vận hành động cơ không đồng bộ 3 pha Trong khi sử dụng và vận hành động cơ điện không đồng bộ 3 pha, đặc biệt là khi khởi động đến hai vấn đề cụ thể như sau:

+ Dòng điện khởi động bị giảm thấp qua hệ thống dây dẫn chính Đi vào dây quấn stato của động cơ Hiện tượng này xảy ra ngay thời điểm khởi động động cơ.

+ Việc giảm thấp dòng điện khởi động được hiểu theo một cách khác Đó chính là giảm thấp điện áp cung cấp vào động cơ tại thời điểm khởi động Lúc này sẽ sinh ra quan hệ ngẫu lực Tỷ lệ thuận với bình phương giá trị điện áp thực tế cấp vào động cơ Như vậy, việc giảm giá trị dòng điện khởi động sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị của momen khởi động.

+ Biện pháp làm giảm dòng khởi động trong động cơ không đồng bộ 3 pha.

Hiện nay, thực tế cho thấy có nhiều biện pháp làm giảm dòng khởi động Nhưng chung quy lại đều chia thành 2 dạng như sau:

+ Giảm điện áp nguồn cấp vào dây quấn stato: Muốn làm được điều này, bạn cần áp dụng rất nhiều phương pháp Có thể kể đến phương pháp biến áp giảm áp Hoặc lắp đặt các phần tử hạn áp được sử dụng trong điện trở hay điện cảm.

+ Biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha bằng hệ thống bộ biến đổi: Đây là phương pháp dùng linh kiện điện tử điều chỉnh thay đổi điện áp hiệu dụng Nguồn điện 3 pha cấp vào động cơ sẽ bị thay đổi Hệ thống khởi động này được gọi là phương pháp khởi động mềm Để giảm được điện áp, ta cần chú ý đến các phương pháp ra dây trên stato như sau:

+ Động cơ 3 pha có 6 đầu dây ra: Đấu dây dựa theo sơ đồ đấu Y hoặc tam giác.Sao cho khớp với một trong hai cấp điện áp nguồn.

+ Động cơ 3 pha có 9 đầu dây ra: Đấu dây theo sơ đồ đấu Y nối tiếp – Y song song Sơ đồ tam giác nối tiếp – tam giác song song.

+ Động cơ 3 pha có 12 đầu dây: Đấu dây theo 1 trong những sơ đồ sau: Sơ đồ đấu Y nối tiếp, Y song song Sơ đồ tam giác nối tiếp hoặc tam giác song song.

1.1.6 Phương pháp dùng điện trở giảm áp cấp vào dây quấn:

- Một trong các phương pháp giảm áp cấp vào dây quấn là nối điện trở Rmm vào bộ dây quấn stato ngay tại lúc khởi động Ở đây, tác dụng của Rmm được đánh giá rất quan trọng trong việc làm giảm áp đặt vào từng pha của dây quấn stato Cũng với vai trò làm giảm momen khi mở máy Phương pháp giảm áp cấp vào dây quấn stator được áp dụng giống như phương pháp đổi sơ đồ đấu dây. Cùng để giảm dòng khởi động Thông thường ta sẽ chọn một số cấp giảm áp là 80%, 64% và 50% cho động cơ Bởi tính chất momen tỉ lệ bình phương với điện áp cấp cho động cơ điện Tương tự, momen mở máy sẽ chỉ khoảng 65%, 50% và 25% Trong lúc cấp nguồn trực tiếp bằng định mức vào dây quấn stato.

1.1.7 Phương pháp dùng điện cảm giảm áp cấp vào dây quấn:

- Đây là phương pháp dùng để giảm áp cấp vào dây quấn stato trong lúc khởi động Bạn nên đấu nối tiếp điện cảm Xmm vào dây quấn stato Tại phương pháp này, bạn nên chọn các cấp giảm áp từ 50%, 64% đến 80% cho động cơ Bởi tính chất của momen cũng là tỉ lệ bình thường với điện áp cấp vào Tương tự, momen mở máy sẽ chỉ khoảng từ 25%, 50% đến 65% trong lúc cấp nguồn trực tiếp bằng định mức vào dây quấn stato.

1.1.8 Phương pháp dùng máy biến áp tự ngẫu giảm áp:

- Với các phương pháp giảm dòng mở máy dùng Rmm hay Xmm Lúc này,dòng điện mở máy qua dây quấn chính là dòng điện qua dây nguồn Khi bạn sử dụng biến áp giảm áp lúc khởi động đặt vào dây quấn stato Dòng điện mở máy qua dây quấn sẽ giảm thấp Tuy nhiên, dòng điện này chỉ xuất hiện phía thứ cấp

Khái niệm và cấu tạo của động cơ KĐB 3 pha

có mặt rất ngắn Để khắc phục được điều đó, bạn có thể sử dụng một trong các dạng biến áp tự ngẫu sau đây:

+ Biến áp tự ngẫu loại 3 pha 3 trụ.

+ Biến áp tự ngẫu 3 pha.

- Tương tự trường hợp trên, máy biến áp giảm áp được bố trí với nhiều cấp điện áp tương ứng các mức 80%, 64% và 50% Giá trị momen mở máy trực tiếp lúc này chỉ còn 65%, 50%, 25% giá trị momen mở máy trực tiếp.

1.2 Khái niệm và cấu tạo của động cơ KĐB 3 pha.

1.2.1 Khái niệm động cơ không đồng bộ 3 pha:

HÌNH 1.1: Động cơ kđb 3 pha.

- Động cơ KĐB 3 pha là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ Động cơ không đồng bộ ba pha là loại động cơ mà khi làm việc có tốc độ quay của roto n (tốc độ của máy) khác với tốc độ quay của từ trường n1.

- Động cơ không đồng bộ 3 pha so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, làm việc tin cậy nên được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt

- Các thông số trên động cơ không đồng bộ 3 pha là:

+ Công suất cơ có ích trên trục Pđm

+ Điện áp dây stato Uđm

+ Dòng điện dây Stato Iđm

+ Tần số dòng điện stato f

+ Hệ số công suất Cos φ

1.2.2 Cấu tạo của máy điện không đồng bộ 3 pha:

Hình 1.2: Mặt cắt ngang hai bộ phận chính của động cơ KĐB 3 pha.

+ Cấu tạo của máy điện không đồng bộ 3 pha gồm hai bộ phận chính là: stato và roto, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy.

- Stato là phần tĩnh gồm hai phần chính là: lõi thép và dây quấn, ngoài ra có võ máy và nắp máy. a) Lõi thép;

Hình 1.3: Lõi thép stato có các rãnh hướng trục.

- Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong, ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục Lõi thép được ép và bên trong vỏ máy. b) Dây quấn;

Hình 1.4: Sơ đồ triển khai dây quấn ba pha đặt trong 12 rãnh.

- Dây quấn stato làm bằng dây quấn bọc cách điện (dây điện từ) được đặt trong các rãnh lõi thép Hình dưới là sơ đồ triển khai dây quấn ba pha đặt trong 12 rãnh của stato, dây quấn pha A trong các rãnh 1, 4, 7, 10, pha B đặt trong các rãnh 3, 6, 9,12, pha C đặt trong các rãnh 2, 5, 8, 11.

Dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong ba dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay. c) Vỏ máy:

- Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc bằng gang, dùng để giữ chặt lõi thép và cố định máy trên bệ Hai đầu vỏ có nắp máy, ở đỡ trục Võ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy.

- Roto là phần quay gồm: lõi thép, dây quấn và trục máy. a) Lõi thép;

Hình 1.5: Mặt cắt ngang của lõi thép stato.

- Lõi thép gồm các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh mặt ngoài ghép lại, tạo thành các rãnh theo hướng trục, ở giữa có lỗ để lắp trục. b) Dây quấn;

Hình 1.6: Roto lồng sóc công suất lớn.

Hình 1.7: Roto lồng sóc công suất nhỏ.

- Dây quấn roto có hai kiểu: roto ngắn mạch (còn gọi là roto KĐB lồng sóc) và roto dây quấn.

+ Động cơ điện có roto lồng sóc gọi là động cơ KĐB lồng sóc Loại roto lồng sóc công suất trên 100 kW, trong các rãnh của lõi thép roto đặt các thanh đồng, hai đầu nối ngắn mạch hai vòng đồng tạo thành các lồng sóc Ở động cơ roto lồng sóc công suất nhỏ được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép roto, tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc ngắn mạch và cánh quạt làm mát.

+ Loại động cơ có roto dây quấn gọi là động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn Trong rãnh lõi thép roto người ta đặt dây quấn ba pha Dây quấn roto thường nối sao, ba đầu ra nối với ba vòng tiếp xúc bằng đồng, cố định trên trục roto và được cách điện với trục

Hình 1.9: Dây quấn roto có thể nối với biến trở ngoài.

+ Nhờ ba chổi than tì sát vào ba vòng tiếp xúc, dây quấn roto được nối với 3 vòng tiếp xúc, nhờ đó chổi than dây quấn roto nối được với ba biến trở bên ngoài để mở máy hay điều chỉnh tốc độ Động cơ lồng sóc là loại rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc đảm bảo Động cơ roto dây quấn có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ song giá thành đắt và vận hành kém tin cậy hơn động cơ lồng sóc, nên chỉ được dùng khi động cơ lồng sóc không đáp ứng được các yêu cầu về truyền động.

Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha

- Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba pha dây quấn stato, sẽ tạo ra từ trường quay p đôi cực, quay với tốc độ Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn roto, cảm ứng các sức điện động Vì trong dây quấn roto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sinh sẽ sinh ra dòng điện chạy trong các thanh dẫn roto Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường qua của máy với thanh dẫn mang dòng điện roto, kéo roto quay cùng chiều quay với từ trường với tốc độ n. Để minh họa, hình bên dưới vẽ từ trường quay tốc độ n1, chiều sức điện động và dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn roto, chiều vẽ lực điện từ Fđt.

Hình 1.10: Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha.

- Khi xác định chiều sức điện động:

+ Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta căn cứ vào chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn với từ trường Nếu coi từ trường đứng yên, thì chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn ngược với chiều n1, từ đó áp dụng quy tắc bàn tay phải, xác định được chiều suất điện động như hình vẽ (dấu ⨂ chỉ chiều đi từ ngoài vào trang giấy).Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều quay n1.Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1 vì nếu tốc độ bằng nhau thì không có sự chuyển động tương đối, trong dây quấn roto không có suất điện động do đó dòng điện cảm ứng, lực điện từ bằng không Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc độ trượt n2. n2 = n1 – n

- Hệ số trượt của tốc độ là:

- Khi roto đứng yên (n = 0), hệ số trượt s = 1; khi roto quay định mức s = 0,02 ÷ 0,06 Tốc độ động cơ là: vòng/phút

1.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha.

Tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha tính theo công thức: vòng/phút + Nhìn vào biểu thức ta thấy:

- Với động cơ điện KĐB lồng sốc có thể điều chỉnh tốc độ động cơ 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 Tất cả các phương pháp trên được thực hiện ở phía stato. Với động cơ roto dây quấn thường được điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở roto để thay đổi hệ số trượt s, việc điều chỉnh thực hiện ở phía roto.

+ Việc thay đổi tần số f của dòng điện stato thực hiện bằng bộ biến đổi tần số (bộ biến tần) Như ta đã biết từ thông Φmax tỷ lê thuận với tỉ số U1/f, khi thay đổi tần số người ta mong muốn giữ cho từ thông Φmax không đổi, để mạch từ máy ở trạng thái định mức Muốn vậy phải điều chỉnh đồng thời tần số và điện áp, giữ cho tỉ số giữa điện áp U1 và tần số f không đổi Đặc tính cơ của máy điện không

Hình 1.11: Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi tỉ số U/f.

+ Việc điều chỉnh tốc độ quay bằng các thay đổi tần số thích hợp khi điều chỉnh cả nhóm động cơ lồng sóc Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần số cho phép điều chỉnh ở tốc độ một cách bằng phẳng trong phạm vi rộng Với sự phát triển vượt bậc của linh kiện điện tử thì giá thành các bộ biến tần ngày càng giảm Các bộ biến tần được ứng dụng ngày càng rộng rãi.

- Thay đổi số đôi cực

+ Số đôi cực của từ trường quay phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn Động cơ KĐB

3 pha có cấu tạo dây quấn để thay đổi số đôi cực từ được gọi là động cơ không đồng bộ 3 pha nhiều cấp tốc độ Phương pháp này chỉ sử dụng cho loại roto lồng sóc 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 thủy, …

Hình 1.12: Đặc tính của động cơ khi thay đổi số cặp cực.

- Thay đổi điện áp cung cấp cho stato:

+ Phương pháp này chỉ được thực hiện trong việc giảm điện áp Khi giảm điện áp đường đặc tính M = f(s) sẽ thay đổi do đó hệ số trượt thay đổi, tốc độ động cơ thay đổi Hệ số trượt s1, s2, s3 ứng điện áp U1đm, 0,85 U1đm và 0,7 U1đm.

Hình 1.13: Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp cấp cho stato.

+ 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 hẹp, tăng tổn hao ở dây quấn roto Việc điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp được dùng chủ yếu với các động cơ công suất nhỏ có hệ số trượt tới hạn Sth lớn.

- Thay đổi điện trở mạch roto:

Hình 1.14: Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở roto.

+ Phương pháp này chỉ áp dụng đối với động cơ roto dây quấn, người ta mắc biến trở ba pha vào mạch roto Biến trở điều chỉnh tốc độ phải làm việc lâu dài nên có kích thước lớn hơn so với biến trở mở máy Khi tăng điện trở thì tốc độ quay của động cơ sẽ giảm Nếu moment cản, dòng roto không đổi, khi tăng điện trở để giảm tốc độ sẽ tăng tổn hao công suất trong biến trở, do đó phương pháp này không kinh tế Tuy nhiên phương pháp đơn giản, điều chỉnh đơn và khoảng điều chỉnh tương đối rộng, được sử dụng điều chỉnh tốc độ quay của động cơ công suất cỡ trung bình.

1.5 Đặc tính làm việc của máy điện không đồng bộ 3 pha.

Tốc độ quay có quan hệ với hệ số trượt s theo biểu thức:

Khi tải tăng, công suất P2 trên trục động cơ tăng, moment cản tăng lên từ đó hệ số trượt s tăng lên và tốc độ động cơ giảm xuống

Hình 1.15: Đặc tính tốc độ quay.

Hiệu suất động cơ được tính như sau:

+ P1 là công suất tác dụng điện động cơ tiêu thụ để biến đổi sang công suất cơ

+ P2 là công suất cơ hữu ích trên trục động cơ. Động cơ không đồng bộ 3 pha thường được thiết kế sao cho hiệu suất cực đại khi hệ số tải Trong khoảng kt = 0,5 ÷ 1 hiệu suất hầu như không đổi Hiệu suất động cơ công nghiệp khoảng 0,75 ÷ 0,95.

Hình 1.16: Đặc tính hiệu suất.

- Hệ số công suất cosφ:

+ Hệ số công suất của máy điện không đồng bộ 3 pha là tỉ số giữa công suất tác dụng P1 với công suất toàn phần S.

+ Q là công suất phản kháng mà động cơ tiêu thụ để tạo ra từ trường cho máy. Khi máy quay không tải, công suất P1 nhỏ, do đó cosφ thấp chỉ từ 0,2 ÷ 0,3. Khi tải tăng, công suất P1 tăng và cosφ được tăng lên đạt đến giá trị định mức cosφđm = 0,8 ÷ 0,9.

Khi quá tải, từ đường đặc tính cosφ ta thấy khi dòng điện vượt định mức (tức

I1/Iđm > 1) thì cosφ lại giảm xuống, do từ thông tản tăng, Q1 tăng

Hình 1.17: Đặc tính công suất.

+ Từ đặc tính cosφ ta thấy, không nên cho máy làm việc không tải hoặc non tải.Ngoài ra qua các đồ thị ta thấy khi công suất P2 tăng thì moment M và dòng điện stato I1 đều tăng.

Rơ le dòng EOCRSP10RM

- Rơ le bảo vệ EOCR-SP Schneider với chức năng bảo vệ quá dòng, mất pha, kẹt động cơ,… thích hợp sử dụng cho động cơ 1 pha và 3 pha Đặc biệt, rơ le bảo vệ pha EOCR-SP còn có dải bảo vệ rộng, thời gian khởi động và bảo vệ hoàn toàn có thể điều chỉnh được Rơ le bảo vệ EOCR-SP Schneider thuận tiện thích hợp cho các ứng dụng: tủ điều khiển băng tải, biến tần, hệ thống bơm nước, máy nén, máy nghiền….

Hình 1.18: Rơ le dòng EOCRSP10RM.

+ Rơ le Schneider EOCE-SP Series có 4 dải bảo vệ chính: 0.3-1.2A / 1-12A /

+ Thời gian tác động khi quá tải (over/under) 0.5-15s.

+ Tải làm việc: sử dụng được cho cả động cơ 3 pha hoặc 1 pha.

+ Đầu vào/ra: Đầu vào/ra 1SPDT (1c), tiếp điểm thường đóng NC.

+ Khả năng điều chỉnh 2 dải thời gian khởi động và quá tải.

+ Chức năng reset bằng tay hoặc từ xa thuận tiện.

+ Rơ le bảo vệ EOCR-SP Schneider có thể gắn trực tiếp dễ dàng.

+ Tích hợp đèn LED chỉ thị, bật tắt an toàn.

+ Nhiệt độ hoạt động rộng: -20 … 60 ° C.

+ Rơ le EOCR-SP Schneider cấp độ bảo vệ IP20.

* Ứng dụng rơ le bảo vệ EOCR-SP Schneider.

- Với rất nhiều tính năng ưu việt cùng khả năng tối ưu hóa cấu tạo giúp đem lại sự tiện lợi cho người sử dụng trong quá trình vận hành Rơ le bảo vệ EOCR-SP Schneider thích hợp sử dụng cho các ứng dụng:

+ Hệ thống máy bơm nước.

+ Máy nén khí, máy nghiền.

+ Hệ thống băng tải, đường truyền.

Hình 1.19: Sơ đồ đấu nối.

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ

Aptomat

Hình 2.1: Aptomat: 1 pha; 2 pha; 3 pha; 4 pha.

- CB (CB được viết tắt từ danh từ Circuit Breaker- tiếng Anh), tên khác như: Disjonteur (tiếng Pháp) hay Aptomat (theo tiếng Nga) CB là khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện (một pha, ba pha).

- Các lợi ích của Aptomat rất thiết thực Đó là lý do khiến nó trở nên phổ biến và không thể thiếu trong bất kỳ hệ thống điện nào Một số lợi ích quan trọng nhất của Aptomat có thể liệt kê như sau:

+ Tự động ngắt dòng điện trong các hệ thống điện khi có hiện tượng ngắn mạch hay sụt áp xảy ra.

+ Bảo vệ các thiết bị điện khỏi các hư hỏng khi hệ thống điện gặp sự cố không mong muốn.

+ Khi dòng điện bị rò rỉ xuống đất, hiện tượng mất cân bằng giữa dòng điện đi và về sẽ xảy ra Aptomat sẽ có công dụng ngắt điện trong trường hợp này +

Yêu cầu chung là dòng điện định mức của mức bảo vệ Icb không được bé hơn dòng điện tính toán của mạch:

Icb > Itt + Để có thể lựa chọn Aptomat phải cần các yếu tố sau:

- Xác định số pha và số cực

- Lựa chọn theo chức năng

- Dòng đóng cắt ngắn mạch

2.1.3 Tính và chọn aptomat: a) Tính dòng aptomat:

Các Áp-tô-mát được chọn theo dòng làm việc lâu dài, cũng chính là dòng tính toán được xác định như sau:

Lưu ý: Sau khi tính Icb chọn Aptomat có dòng điện định mức ≥ tính toán 1 cấp (Để dự phòng an toàn và nâng cấp phụ tải nếu có)không chọn loại cao quá => Aptomat sẽ hoạt động không hiệu quả (chưa tới ngưỡng để Aptomat nhảy). b) Chọn aptomat:

+ Chọn MCB LS dạng tép 3pha + 1N 20A.

- Thông số kỹ thuật MCB 3pha + 1N 20A LS

+ Dòng sản phẩm: MCB dạng aptomat tép

+ Dòng cắt ngắn mạch: 6KA

- Đặc điểm của MCB LS 4P:

+ Xuất xứ Hàn Quốc với màu sắc đa dạng, thiết kế hiện đại làm việc được trong môi trường nóng ẩm ở Việt Nam nên rất được ưu chuộng.

+ MCB LS 4P được dùng để kiểm soát chống rò điện Trên thực tế, thiết bị MCB 4P được sử dụng đặc biệt phổ biến trong các hệ thống điện dân dụng.

+ MCB của LS có dạng cầu dao nên rất dễ dàng gắn trong tủ điện dân dụng. MCB 4P cũng thích hợp sử dụng cho các ứng dụng điện công nghiệp và các ứng dụng điện dân dụng ở công ty, nhà máy, nhà xưởng lớn.

+ Với mọi sản phẩm thiết bị điện LS nói chung và dòng thiết bị đóng cắt nói riêng luôn có đầy đủ giấy chứng nhận CO, CQ kèm theo.

Contactor

- Contactor là một thiết bị công nghiệp có chức năng đóng ngắt thiết bị Ở Việt Nam chúng ta thường gọi là công tắc tơ; một số khu vực người ta gọi đó là khởi động từ Thường có các khởi động từ 1 pha – 2 pha – 3 pha và 4 pha nhưng sử dụng phổ biến nhất là dòng khởi động từ 3 pha.

- Thực ra; công dụng của contactor chính là một công tắc ON – OFF nguồn vào của các hệ thống điện trong công ty, tòa nhà, dây chuyền nhà máy,….Đặc biệt; trong tất cả các tủ điện lớn của nhà máy chúng ta đều thấy có khởi động từ (contactor) trong đó.

- Mục đích chính trong ứng dụng của công tắc tơ chính là đảm bảo an toàn cho thiết bị trong việc điều khiển và vận hành dây chuyền sản xuất.

- Contactor mặc dù được lắp đặt ở một khu vực A nhưng có thể điều khiển đóng ngắt các thiết bị ở khu vực B cách xa nó Đây chính là tác dụng nổi trội của các dòng khởi động từ

- Điện áp Ui: là điện áp chịu được khi làm việc của contactor, nếu vượt quá điện áp thì contactor sẽ bị phá hủy, hỏng.

- Điện áp xung chịu đựng Uimp: khả năng chịu đựng điện áp xung của contactor

- Điện áp Ue: giải điện áp mà contactor chịu được, trên mỗi contactor thời ghi rõ dải dòng và áp làm việc mà nó chịu đựng được

- Dòng điện In: là dòng điện chạy qua tiếp điểm chính của contactor khi làm việc (tải định mức và điện áp định mức)

- Dòng điện ngắn mạch Icu: dòng điện mà contactor chịu đựng được trong vòng 1s, thường nhà sản xuất cung cấp theo loại contactor.

- Điện áp cuộn hút Uax: theo mạch điều khiển ta chọn, có thể là DC, AC, 110V- 220V-380V.

2.2.3 Tính và chọn contactor: a) Tính dòng contactor:

- Dòng điện định mức = công suất định mức x 1.9

- Dòng contactor = Dòng điện định mức x Hệ số khởi động

+ Chọn MC- 12b- contactor LS 3pha AC 220v 12A

- Thông số kỹ thuật Contactor MC-12b AC220V LS

+ Tên sản phẩm: Contactor MC-12b AC220V LS

+ tiếp điểm phụ:1NO + 1NC

+ Điện áp làm việc định mức: 400V

- Đặc điểm chung của Contactor MC-12b AC220V LS

+ Xuất xứ Hàn Quốc với màu sắc đa dạng, thiết kế hiện đại làm việc được trong môi trường nóng ẩm ở Việt Nam nên rất được ưu chuộng.

+ Khả năng đóng cắt và điều khiển điện nhanh và dứt khoát

+ Chống rò rỉ tốt, thân thiện người dùng

+ Có thể lắp đặt trên DIN rail 35mm hoặc bắt vít.

Rơ le dòng

- Itt = P/(1.73 x 380 x 0,85) ở đây hệ số cosphi là 0,85. ta có Itt = 3000/(1,73x380x0,85)=5,4A

- Dòng rơ le dòng ta chọn với hệ số khởi động từ 1,2-1,4 lần Idm, ta chọn dòng rơ le nhiệt là:

- Vậy dòng của rơ le nhiệt ta chọn là 8A Các rơ le nhiệt thường có dải chỉnh dòng, đặt dòng làm việc, ta có thể chọn dải dòng dư ra để có thể điều chỉnh được khi sử dụng thực tải.

Rơ le thời gian

+ Điện áp điều khiển Uđmđk = 220v, f = 50Hz.

Cầu chì

- Cầu chì được sử dụng để bảo vệ mạch điện và thiết bị điện khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch Tránh gây ra chập mạnh, hỏng hóc và đồng thời đảm bảo an toàn cho con người.

- Cầu chì có kích thước bé, hoạt động đơn giản, giá rẻ Khi hư hỏng có thể dễ dàng thay thế nhanh chóng

- Cầu chì sử dụng rộng rãi trong dân dụng để bảo vệ dây dẫn, các thiết bị điện dân dụng Khi cầu chì bị đứt không nên nối tắt bằng dây dẫn hay đồng, kẽm Vì khi xảy ra ngắn mạch thì nguy cơ gây ra cháy nổ là rất lớn.

- Trong công nghiệp cầu chì chủ yếu được dùng để bảo vệ mạch điều khiển Ở mạch động lực người ta sẽ sử dụng CB công suất lớn.

- Có một số thông số cơ bản của cầu chì mà chúng ta cần quan tâm

+ Giới hạn mà cầu chì không tự ngắt mạch điện

+ Tốc độ: cầu chì có thể ngắt ngay khi quá tải hoặc nhanh chậm một khoảng thời gian ngắn định trước theo thông số này

+ Thước đo khả năng bảo vệ hiệu quả các hư hỏng mạch điện của cầu chì

+ Điện thả: khả năng thích nghi với các môi trường hoạt động khác nhau, thông số này không quan trọng với cầu chì truyền thống nhưng khá quan trọng với cầu chì bằng chất dẻo có khả năng tự động nối lại mạch sau khi đứt

+ Chênh lệch nhiệt độ môi trường: giảm ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường tới

2.5.3 Tính và chọn cầu chì: a) Tính dòng cầu chì:

Cầu chì nhánh cấp điện cho một động cơ phải thỏa mãn điều kiện:

Iđc ≥ Itt Trong đó: Itt = 8,54 (A) Từ đó chọn Iđc = 16(A). b) Chọn cầu chì:

 Chọn cầu chì Schneider AM 10x38 16A 500V AC.

- Thông số kỹ thuật của Schneider AM 10x38 16A 500V AC:

- Đặc điểm của Schneider AM 10x38 16A 500V AC:

+ Cầu chì Schneider mang đến giải pháp đáng tin cậy và hiệu quả trong việc bảo vệ ngắn mạch thiết bị điện hạ thế, con người và trong sản xuất Cầu chì Schneider kích thước nhỏ gọn giúp tiết kiệm không gian lắp thiết bị, được lắp trên thanh rail 35mm, an toàn, dễ sử dụng, có đèn led báo đứt cầu chì, dòng cắt cao 120kA/500V hoặc 80kA/690V Sản xuất theo tiêu chuẩn IEC 60947-3, UL

512 và CSA, chứng nhận ROHS

Động cơ

+ Phân loại các chế độ làm việc.

Chế độ làm việc của động cơ điện gồm: Dài hạn, ngắn hạn, ngắn hạn lặp lại.

- Chế độ làm việc dài hạn:

+ Là chế độ động cơ làm việc liên tục trong thời gian dài, nhiệt độ tất cả các phần tử kể cả phần tử truyền động đạt đến nhiệt độ xác lập

- Chế độ làm việc ngắn hạn:

+ Là chế độ động cơ chỉ làm việc trong thời gian ngắn, nhiệt độ của các phần tử kể cả phần tử truyền động chưa đạt đến nhiệt độ xác lập, thời gian nghỉ tương đối dài nên nhiệt độ động cơ giảm đến nhiệt độ của môi trường xung quanh

- Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại:

+ Là chế độ động cơ làm việc - nghỉ - làm việc v.v với tần số không đổi Trong thời gian làm việc, nhiệt độ động cơ chưa đạt đến nhiệt độ xác lập, đồng thời sau thời gian nghỉ nhiệt độ chưa giảm đến nhiệt độ môi trường xung quanh, thời gian làm việc (tlv) và nghỉ (tn) của một chu kỳ gọi là chu trình (tct) Thời gian chu trình tct không vượt quá 10 phút.

+ Tính công suất và chọn động cơ làm việc ở chế độ dài hạn Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn khi phụ tải không đổi có thể dựa vào lý lịch máy để chọn sao cho công suất Pđm của động cơ lớn hơn hay bằng công suất P của tải (Pđm ≥ P) Đối với trường hợp chọn công suất động cơ làm việc với tải không đổi, ta chỉ cần kiểm tra theo điều kiện mở máy :

- Nếu động cơ làm việc với phụ tải thay đổi ta có 3 phương pháp sau:

+ Phương pháp dòng điện đẳng trị

Có thể xác định dòng điện đẳng trị tương đương về nhiệt của động cơ.

Chọn động cơ có dòng điện định mức I đm ≥ I đt

- Phương pháp mômen đẳng trị

+ Phương pháp này không sử dụng với các động cơ có tải không biến đổi như động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp, động cơ điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông chọn động cơ có công suất P đm ≥ P đt

- Phương pháp công suất đẳng trị

+ Chọn động cơ có công suất P đm ≥ P đt Nếu động cơ có khả năng quá tải thì mômen cho phép của động cơ phải lớn hơn mômen lớn nhất của phụ tải : Mcp ≥

+ Tính công suất và chọn động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn. Để chế tạo riêng loại động cơ chuyên làm việc ở chế độ ngắn hạn người ta chọn động cơ chuyên làm việc ngắn hạn có Pđm > Pnh Tuy nhiên để tận dụng hết khả năng chịu phát nóng của động cơ, ta cho động cơ làm việc quá tải, nghĩa là chọn P đm < P nh và:

+ Trong đó Kqt là hệ số quá tải, với động cơ một chiều Kqt = 2÷2,5 ; động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc Kqt = 1,7÷2,2 ; động cơ không đồng bộ rôto dây quấn

+ Tính công suất và chọn động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.

Nhìn vào biểu thức xác định TD%, ta thấy TD% tăng khi thời gian nghỉ tn giảm nghĩa là động cơ làm việc nặng nhọc hơn, tính đổi công suất Pph của động cơ ứng với hệ số làm việc TD% này sang hệ số làm việc TD% khác theo công thức:

Khi chọn các máy động cơ điện cần thỏa mãn yêu cầu sau:

- Có điều khiển đơn giản.

- Trọng lượng, kích thước nhỏ.

- Độ tin cậy cao trong vận hành.

- Có cấu trúc phù hợp với môi trường.

- Động cơ có điện áp và tần số định mức trùng với điện áp và tần số của lưới điện.

3.1 Sơ đồ bố trí thiết bị.

Hình 3.1: Sơ đồ bố trí mặt tủ điện.

+ M: Nút ấn mở động cơ.

THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỆN

Trong tủ điện

Hình 3.2: Sơ đồ bố trí bên trong tủ điện.

- Trong tủ gồm có: 2 aptomat; 3 contactor; 1 rơ le dòng; 1 đế timer; 1 cầu đấu.

Sơ đồ đi dây

Hình 3.4: Sơ đồ đi dây mạch điều khiển.

- Đóng ATM1 và ATM2 để cấp điện cho mạch động lực và mạch điều khiển. Ấn nut M để khởi động, lập tức quận hút K, KY và RT có điện làm đóng 3 tiếp điểm chính của contactor K và KY và các tiếp điểm phụ Khi đó động cơ chạy chế độ sao Sau 5s rơ le thời gian RT tác động làm tiếp điểm thường đóng mở chậm RT mở ra ngắt điện quận hút KY và đóng tiếp điểm thường mở đóng chậm cấp điện cho quận hút K∆, đồng thời tiếp điểm thường mở của K∆ đóng lại tác dụng duy trì và tiếp điểm thường đóng cảu K∆ mở ra ngắt điện quận hút rơ le RT để bảo vệ Ấn nút D để dừng động cơ.

- Gạt ATM1 và ATM2 về trạng thái mở để kết thúc thao tác.

- Bước 1: Nhận vật tư thiết bị có trong danh sách sau:

TT Tên vật tư, thiết bị Quy cách, chủng loại, mã hiệu ĐV tính Số lượng

1 Tủ điện 400x600x200 ENHAT của VN Chiếc 1

2 Nút bấm Màu đỏ Chiếc 1

3 Nút bấm Màu xanh Chiếc 1

5 Áp tô mát 3 pha LS, 16A, 4 cực Chiếc 1

6 Công tắc tơ LS, 16A Chiếc 3

7 Rơ le nhiệt LS, 16A Chiếc 1

8 Đèn tín hiệu màu đỏ V22 Chiếc 1

9 Đèn tín hiệu màu vàng V22 Chiếc 1

10 Đèn tín hiệu màu xanh V22 Chiếc 1

11 Đồng hồ đo điện áp 0 - 450V.AC Chiếc 1

12 Đồng hồ đo dòng điện 0 - 20 A.AC Chiếc 1

13 Dây điện đơn mềm nhiều sợi 1x1 mm; đỏ -Cadisun Mét 20

14 Dây điện đơn mềm nhiều sợi 1x1 mm; đen -Cadisun Mét 20

15 Dây điện đơn mềm nhiều sợi 1x1,5 mm; đen -

16 Đầu cốt kim (lỗ rỗng) Mầu đỏ 1,0mm2 Chiếc 50

17 Đầu cốt kim (lỗ rỗng) Mầu đỏ 1,5mm2 Chiếc 30

19 Thanh cài nhôm Việt Nam Cây 1

- Bước 2: Kiểm tra vật tư thiết bị nhận được:

+ Kiểm tra mã hiệu, chủng loại vật tư thiết bị có đúng như trong danh sách không;

+ Kiểm tra số lượng vật tư thiết bị xem có đủ số lượng không;

4.2 Gia công và gá lắp các thiết bị vào tủ điện.

- Bước 1: Đọc sơ đồ bố trí thiết bị để tiến hành gia công.

- Từ sơ đồ bố trí mặt tủ điện ta tiến hành đo và đánh dấu sau dùng mũi khoét sắt phi 22 chuyên dụng cho tủ điện để khoét lỗ lắp đèn báo và nút ấn.

(lưu ý: khi khoét lỗ ta cần khoan mồi tâm trước, xong cố định phần răng cưa rồi mới bắt đầu khoét lỗ để tránh tình trạng lỗ bị lệch hoặc bị méo.)

- Từ sơ bố trí trong tủ điện ta tiến hành đo và cưa ghen răng cưa và thanh cài thép.

(lưu ý: khi cưa xong ta dùng giấy giáp trà phẳng các đầu của ghen răng cưa nhằm mục đích làm hết phần nhựa thừa để khi lắp các đầu được khớp với nhau.)

- Bước 2: Gá lắp các thiết bị.

+ Sau khi gia công xong ta dùng máy bắn vít để gá lắp các thanh ghen răng cưa và thanh cài cố định vào trong tủ điện.

+ Lắp các thiết bị theo sơ đồ bố trí.

4.3 Đấu nối mạch điện.

- Bước 1: Đọc sơ đồ lắp đặt.

- Bước 2: Chuẩn bị dụng cụ lắp đặt gồm có: tô vít 4 cạnh; kìm tuốt vỏ dây; kìm cắt dây; đầu cốt; kìm ép cốt.

- Bước 3: Đấu nối mạch theo sơ đồ.Đấu nối mạch động lực; Đấu nối mạch điều khiển;

- Đấu nối mạch tín hiệu;

(lưu ý: + khi đấu nối theo sơ đồ ta phải đấu nối theo trình tự từ trái sang phải từ trên xuống dưới và đấu nối các chân chung trước.

+ lúc đo và cắt dây ta nên để thừa ra ít nhất 5cm để có thể uống và thít song song.)

4.4 Kiểm tra tủ điện đã đấu nối xong.

+ Bước 1: Kiểm tra xem đấu nối đúng sơ đồ chưa;

+ Bước 2: Kiểm tra độ chặt của các tiếp điểm;

+ Bước 3: Dùng đồng hồ đo

- Đo cách điện giữa các pha, giữa các pha với tiếp địa Đo cách điện giữa các pha đạt yêu cầu là 0,5M ôm/ 0,5K ôm;

- Đo thông mạch các dây điện theo sơ đồ đấu nối;

- Đo nguồn dương và âm Không thông mạch là được;

- Kiểm tra xem còn dụng cụ nào còn sót trong tủ không và dọn dẹp các vỏ dây điện và dây điện thừa; tính đủ điện 220-240V AC;

+ Vận hành theo nguyên lý hoạt động Đo động cơ chạy không tải. động động cơ KĐB 3 pha rô to lồng sóc bằng phương pháp đổi nối sao – tam giác khống chế theo nguyên tắc thời gian và bảo vệ theo nguyên tắc dòng điện.” Nhóm đã hiểu hơn về chức năng và cách hoạt động bằng phương pháp đổi nối sao – tam giác khống chế theo nguyên tắc thời gian và bảo vệ theo nguyên tắc dòng điện Khi thiết kế tủ nhóm đã ứng dụng những môn đã được học tại trường từ đó đã hoàn thiện xong tủ điều khiển, trong quá trình thiết kế và lắp đặt tủ nhóm đã nắm rõ cách thức hoạt động của tủ điều khiển, từ đó nếu cần bảo dưỡng hoặc sửa chữa khi gặp sự cố, nhóm có thể khắc phục một cách hiệu quả và nhanh nhất

Hướng phát triển đề tài của nhóm là dự tính đưa plc vào điều khiển động cơ bằng phương pháp đổi nối sao – tam giác khống chế theo nguyên tắc thời gian và bảo vệ theo nguyên tắc dòng điện vì plc có rất nhiều chương trình có ích để điều khiển

Dù đã cố gắng hoàn thành đồ án này và có sự hướng dẫn cụ thể của quý thầy cô nhưng do hiểu biết của nhóm còn hạn chế và chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắc chắn đồ án này còn có nhiều hạn chế, thiếu sót và bất cẩn Vì vậy, cả nhóm rất mong sự sửa chữa đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để nhóm được rút kinh nghiệm và bổ sung thêm kiến thức.

[1] Bài giảng môn trang bị điện 1 và 2 - chuyên ngành điện công nghiệp, trường Cao đẳng công nghiệp Bắc Ninh.

[2] Bài giảng môn khí cụ điện - chuyên ngành điện công nghiệp, trường Cao đẳng công nghiệp Bắc Ninh

[3] Bài giảng môn máy điện- chuyên ngành điện công nghiệp, trường Cao đẳng công nghiệp Bắc Ninh

[4] Bài giảng môn kỹ thuật lắp đặt điện- chuyên ngành điện công nghiệp, trường Cao đẳng công nghiệp Bắc Ninh.

Wedsite: https://thegioidienco.vn/phuong-phap-khoi-dong-dong-co-khong-dong-bo-3- pha.html https://hungvietme.vn/tin-tuc/tim-hieu-ve-mach-khoi-dong-sao-tam-giac/

THI CÔNG, LẮP ĐẶT TỦ ĐIỆN

Gia công và gá lắp các thiết bị vào tủ điện