Lắp ráp mạch khởi động sao tam giác

LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 4 1. Tìm hiểu sơ bộ về truyền động điện 4 CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 6 2.1. Mục đích của đề tài 6 2.2. Phương pháp thực hiện đề tài 8 2.3. Sơ đồ khối 8 2.4. Sơ đồ nguyên lý 10 2.5. Tính chọn 14 CHƯƠNG III: THI CÔNG SẢN PHẨM 21 3.1. Bảng vật tư, linh kiện 21 3.2. Lắp ráp, đấu nối mạch 22 3.2.1. Chuẩn bị linh kiện 22 3.2.2. Thi công 22 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 24 4.1. Kết luận 24 4.2. Hạn chế 24 4.3. Hướng phát triển 24 LỜI CẢM ƠN 25

1

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Phạm Duy Khánh

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hà Bảo PH40589 Bùi Thị Ngọc Lệ PH30871 Đoàn Văn Ngọc PH40273

Phùng Đình Thanh PH45647

Năm 2023

2

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 4

1 Tìm hiểu sơ bộ về truyền động điện 4

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 6

2.1 Mục đích của đề tài 6

2.2 Phương pháp thực hiện đề tài 8

2.3 Sơ đồ khối 8

2.4 Sơ đồ nguyên lý 10

2.5 Tính chọn 14

CHƯƠNG III: THI CÔNG SẢN PHẨM 21

3.1 Bảng vật tư, linh kiện 21

3.2 Lắp ráp, đấu nối mạch 22

3.2.1 Chuẩn bị linh kiện 22

3.2.2 Thi công 22

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 24

4.1 Kết luận 24

4.2 Hạn chế 24

4.3 Hướng phát triển 24

LỜI CẢM ƠN 25

3

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, điện năng đã đi vào hầu hết trong các ngành kinh tế quốc dân Trong hầu

hết các nhà máy, xí nghiệp đều sử dụng động cơ để truyền động, hay dùng trong các

thiết bị dân dụng Do đó, việc sử dụng, vận hành các loại động cơ vào các lĩnh vực

kinh tế là vô cùng quan trọng Với mục đích nâng cao hiệu quả, năng suất lao động,

hạn chế sử dụng sức người trong lao động đặc biệt là trong các ngành công nghiệp

then chốt Hiện nay trong công nghiệp có rất nhiều loại động cơ Tùy thuộc vào yêu

cầu sử dụng, đặc tính mà mỗi loại động cơ được áp dụng trong một giới hạn riêng

Động cơ điện không đồng bộ được sử dụng phổ biến và rộng rãi trong hầu hết các

lĩnh vực đời sống cũng như sản xuất bởi những ưu điểm vượt trội của nó so với

những loại động cơ khác Tuy nhiên, một hạn chế của loại động cơ này là dòng điện

khi khởi động lớn làm ảnh hưởng đến thiết bị và lưới điện Vỳ vậy, em muốn tìm

hiểu và thiết kế một phương án khởi động cho động cơ không đồng bộ đảm bảo các

tiêu chí đơn giản, dễ lắp đặt, sửa chữa Đó là lí do em chọn đề tài “ Thiết kế tủ điều

khiển sử dụng phương pháp sao – tam giác ”

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của

Thầy Phạm Duy Khánh cùng các bạn trong lớp, nhóm chúng em xin cảm ơn sự giúp

đỡ của cô và các bạn đã giúp nhóm em hoàn thành đề tài đúng thời hạn

Chúng em xin chân thành cảm ơn !!!

4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

1 Tìm hiểu sơ bộ về truyền động điện

Truyền động điện (cũng có tên là điều khiển động cơ điện), là một nhánh trong nhóm

chuyên môn về điện tử công suất và điều khiển tự động Có 2 cách định nghĩa

truyền động điện:

1 Hệ truyền động điện là tổ hợp của nhiều thiết bị và phần tử điện-cơ dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng (và ngược lại) cung cấp cho cơ cấu công tác trên các máy sản xuất, đồng thời có thể điều khiển dòng năng lượng đó tuỳ theo yêu cầu

công nghệ của máy sản xuất

2 Hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị

điện tử, phục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện-cơ cũng như gia công truyền tín hiệu thông tin để điều khiển quá trình biến đổi năng lượng đó

1.1 Cấu trúc chung của hệ truyền động điện

1.1.1 Phần lực

Là bộ biến đổi và động cơ truyền động

a Bộ biến đổi thường dùng là bộ biến đổi máy điện (máy phát một chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại), bộ biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bão

Có nhiệm vụ điều khiển bộ biến đổi BBĐ, động cơ điện Đ, cơ cấu truyền lực TL và

cơ cấu sản xuất CCSX, bao gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh tham số và công nghệ, các khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt có tiếp điểm (rơle, công tắc tơ) hay không có tiếp điểm (điện tử, bán dẫn)

6

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ THIẾT KẾ

Các phương án lựa chọn

Mạch khởi động sao tam giác (khởi động sao tam giác) là một phương pháp phổ biến

để khởi động cơ ba pha có công suất lớn Mạch này giúp giảm tốc độ khởi động dòng, giảm căng thẳng khi tăng cơ và hệ thống điện

1 Mạch khởi động dùng nút nhấn ON, OFF

Có nguyên lý tương đối dễ dàng, Nhưng trong quá trình thực hiện có thể phát sinh sai sót do điều khiển bằng tay

Hình 2a Mạch khởi động được điều khiển bằng tay

2 Mạch khởi động sao tam giác dùng Timer

Mạch khởi động này vẫn dùng cặp nút ON/OFF, nhưng có thêm timer để chuyener mạch tự động, thời gian chuyển mạch phụ thuộc vào thời gian động cơ bắt đầu tăng tốc và tải

7

Hình 2b Mạch khởi động dùng Timer

3 Mạch khởi động tối ưu

Mạch khởi động tối ưu giúp khắc phục nhược điểm của mạch khởi động sao tam giác là khi động cơ chuyển sang chế độ tam giác, Timer vẫn tiếp tục được cấp điện Điều này dẫn đền lãng phí điện năng và tuổi thọ của Timer

Để giải quyết vần đề này, người ta thường mắc tiếp điểm thường hở K song song với tiếp điểm thường hở T Bên cạnh đó, Timer

được mắc nói tiếp với tiếp điểm thường đóng K1 đề khi contactor K1 đóng sẽ kéo theo Timer bị ngắt điện

Hình 2c Mạch khởi động tối ưu

8

4 Mạch khởi động sao tam giác bằng PLC

Mạch khởi động sao tam giác bằng PLC có hiệu quả cao nhất trong 4 mạch Tuy nhiên, giá thành PLC khá cao dẫn đến chỉ phí toàn mạch bị thay đổi Ngoài ra, mạch này khá phức tạp, đòi hỏi phải nắm rõ kỹ thuật đầu

Hình 2d Khởi động sao tam giác bằng PLC

Dựa theo kiến thức đã học và điều kiện kinh tế nhóm em đã lựa chọn phương pháp Khởi động mạch sao tam giác sử dụng Timer

2.1 Mục đích của đề tài

Nhằm tìm hiểu sâu cơ sở lý thuyết và nắm bắt đợc phương pháp vận hành thực tế mạch điều khiển động cơ bằng mạch khởi động động cơ đổi nối sao tam giác

2.2 Phương pháp thực hiện đề tài

Tham khảo tài liệu, nghiên cứu thực tế và kết hợp với vốn kiến thức đã học để vận hành kiểm tra thử nghiệm đem đến kết quả xác thực trên các thiết bị diện công nghiệp và mạch khởi động động cơ đổi nối sao - tam giác

10

2.4 Sơ đồ nguyên lý

11

Phân tích hoạt động của sơ đồ:

Khi contactor K và K1 cùng đóng thì động cơ sẽ chạy ở chế độ sao Khi contactor

K và K2 đóng thì động cơ chạy chế độ tam giác Do đó ta thiết kế mạch điều khiển theo nguyên lý như sau:

Khi nhấn nút ON tại K13-14, thì mạch điều khiển contactor K và K1 đóng Chế độ sao được thiết lập Đến khi tốc độ động cơ đạt đến khoảng 75% tốc độ định mức thì ngắt contactor K1 và đóng contactor K2 Động cơ chuyển về chế độ thường trực là tam giác

Quá trình chuyển mạch xảy ra rất nhanh Để đảm bảo hoạt động chính xác người

ta thường sử dụng bộ đếm thời gian (rơ le thời gian) để điều khiển quá trình này Khoảng 1 thời gian cài đặt trước tại Timer T Tiếp điểm T (55-56) mở ra khiến cho

S (A1-A2) mất điện Tiếp điểm T (67-68) đóng lại và cấp điện cho TG

Contactor tam giác TG được đóng lại Contactor sao S được mở ra Mạch điện sẽ được hoạt động chế độ sao tam giác

Nhận xét đặc điểm của sơ đồ:

Ưu điểm của mạch sao tam giác:

• Giá thành thấp, dễ đấu nối nên mach sao tam giac được sử dụng rộng rãi trong giới

kỹ thuật công nghiệp

• Mạch sao tam giác cũng giống như khởi động bằng khởi động mềm, biến áp… có thể hoạt động không giới hạn số lần

• So với tủ điện của các cách khởi động khác, tủ điện cho mạch sao tam giác nhỏ hơn

và đỡ tốn diện tích hơn

• Khởi động bằng phương pháp sao tam giác giúp giảm dòng khởi động xuống 3 lần

so với dòng định mức

12

Nhìn hình trên có thể thấy có 3 contactor theo thứ tự lần lượt là contactor sao, contactor tam giác và contactor chính

Bật aptomat, nhấn nút thì contactor sao và contactor chính sẽ đóng tiếp điểm, động

cơ sẽ khởi động chế độ sao trong thời gian T theo setup của timer

Lúc này sẽ thấy, dòng điện từ 3 pha lửa sẽ chạy qua contactor chính (contactor đầu tiên) rồi qua U1, V1, W1 đầu vào của cuộn dây động cơ, và đầu W2, U2, V2 được nối chụm lại nhờ một contactor sao đóng tiếp điểm

13

Sau một khoảng thời gian nhất định thì contactor sao (số 2) sẽ nhả ra và contactor tam giác (số 3) tiếp theo sẽ đóng lại cho động cơ chạy chế độ tam giác, để hoạt động với đúng công suất của nó

Nhược điểm của mạch sao tam giác:

Đây là phương pháp khởi động động cơ cơ bản, nên hiệu quả không ưu việt hoàn toàn như cách khởi động bằng biến tần Nó có thể gây ra hiện tượng dòng điện bị gián đoạn vào khoảnh khắc chuyển đổi từ sao sang tam giác Các tín hiệu xung quang

bị ảnh hưởng nhỏ Thậm chí nó gây ra hiện tượng sụt và giảm áp bởi dòng điện bị thay đổi đột ngột Nhất là những lúc sử dụng mach sao tam giac để khởi động động

cơ tải nặng, không tương xứng với khả năng của mạch sao tam giác

Vì vậy khi lựa chọn khởi động sao tam giac, cần chú ý:

• Chỉ nên áp dụng mạch sao tam giác cho động cơ ba pha 6 đầu dây

• Điện áp định mức của động cơ và chế độ tam giác phải giống nhau

• Dù cách khởi động động cơ này rẻ, nhưng không nên lạm dụng

Cấu tạo: Contactor bao gồm 3 bộ phận chính:

Nam châm điện: gồm có các chi tiết: Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm Lõi sắt, lò xo tác dụng đẩy phần nắp trở về vị trí ban đầu

Hệ thống dập hồ quang: Khi chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy và mòn dần, vì vậy cần hệ thống dập hồ quang 3 Hệ thống tiếp điểm: gồm có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ

• Tiếp điểm chính: Có khả năng cho dòng điện lớn đi qua Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của contactor trong tủ điện làm mạch từ hút lại

• Tiếp điểm phụ: Có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường mở

Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với nhau giữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ (không được cung cấp điện) Tiếp điểm này mở ra khi contactor ở trạng thái hoạt động Ngược lại

là tiếp điểm thường mở

15

Chức năng

Contactor là một công tắc điều khiển điện được sử dụng để chuyển đổi một mạch điện, tương tự như một relay ngoại trừ với mức dòng điện cao hơn Contactor được điều khiển bởi một mạch điện trong đó mang năng lượng thấp hơn nhiều so với mạch điện mà nó đóng cắt Contactor AC dùng cho máy bơm

Cách tính chọn Contactor

Lựa chọn contactor cho động cơ:

Để lựa chọn Contactor phù hợp cho động cơ ta phải dựa vào những thông số cơ bản như Uđm, P, Cosphi

Iđm = Itt x 2

Iccb = Iđm x 2

Ict = (1.2 – 1.5) x Iđm

Ta tính toán trong ví dụ cụ thể như sau:

Tải động cơ 3P, 380V, 3KW, tính toán dòng định mức theo công thức như sau:

Hình 2.5.1b contactor

16

Iđm = P / (1.73 x 380 x 0.85) ở đây hệ số cosphi là 0.85

Ta tính được : Iđm = 3000 / (1.73 x 380 x 0.85) = 5.4 A

Ict = (1.2 – 1.4) Iđm

Ta tính được: Ict = 1.4 x 5.4 = 7.56A

Nên chọn Contactor 3 pha có dòng lớn hơn dòng tính toán

Có thể chọn Contactor 3 pha của LS (MC-9b), Contactor Mitsubishi (S-T10), Contactor Schneider (LC1D09)

Chọn contactor cho động cơ phải lưu ý đến điện áp cuộn hút và tiếp điểm phụ

đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính

17

Chức năng

 Tự động ngắt điện khi phát hiện dòng điện tăng cao đột ngột

 Bảo vệ dòng điện tránh các trường hợp quá tải, vị ngắn mạch, sụt áp

 Ngăn chặn tình trạng rò điện xuống đất và mất đi cân bằng giữa dòng điện đi và về trong mạch điện gia đình

2 Tiếp điểm thường đóng (NC) 3

3 Tiếp điểm thường mở(NO)

Tiếp điểm thường đóng (NC) 3

Tiếp điểm thường mở(NO)

20

• Tiếp điểm NO: khi quá tải tiếp điểm NO sẽ đóng, thường dùng để kết nối với đèn hay còi báo động khi có sự cố xảy ra

Chức năng: Nhờ sự chênh lệch biến thiên nhiệt độ của thanh lưỡng kim - gồm 2

miếng kim loại có cấu tạo vật chất khác nhau, nên mạch điện đóng ngắt tự động, thiết bị dùng điện luôn được bảo vệ an toàn trong mọi sự cố Do đó, rơ le nhiệt được dùng nhiều trong hầu hết các hệ thống điện trong hộ gia đình, nhà máy, xưởng

Ta thường chọn dải cài đặt dòng điện của relay nhiệt bằng (1,1 ÷ 1,3) Iđm

=> Dòng điện định mức của Relay nhiệt:

21

CHƯƠNG III: THI CÔNG SẢN PHẨM

3.1 Bảng vật tư, linh kiện

Stt Tên thiết bị Thông số kĩ thuật Số

22

3.2 Lắp ráp, đấu nối mạch

3.2.1 Chuẩn bị linh kiện

3.2.2 Thi công

Bước 1: Kiểm tra mạch nguyên lý và hoạt động của các linh kiện

Tiến hành dùng đồng hồ vạn năng kiểm tra hoạt động của vật tư, linh kiện Nếu tất

cả đều hoạt động tốt chuyển sang bước 2

Bước 2: Khoan tủ điện và lắp ráp các linh kiện vào tủ:

Hình 3.2.2a Khoét tủ & bố chí tủ

Dựa vào sơ đồ nguyên lý tiến hành lắp ráp linh kiện:

Tiến hành gắn các contactor, timer, aptomat, cầu đấu vào tủ điện

Bước 3: Tiến hành đi dây điện

Hình 3.2.2b: Tiến hành nối dây

23

Dựa vào sơ đồ nguyên lý:

 Đầu tiên ta cấp dây từ actomat và nút thường mở có công tác xong rồi nối tiếp từ tiếp điểm thường mở còn lại của vào tiếp điểm thường đóng của nút nhấn

 Từ tiếp điểm thường đóng ta nối vào tiếp điểm A1 của cuộn dây của contactor K sau đó từ tiếp điểm A1 ta nối vào cuộn hút (chân 7) của timer

Bước 5: Kiểm tra chạy thử và điều chỉnh:

Hình 3.2.2c: Kiểm tra và chạy thử

24

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 4.1 Kết luận

Sau một thời gian tìm tòi, nghiên cứu lựa chọn và dưới sự hướng dẫn tận tình của

thầy giáo, thì đến nay đề tài của chúng em đã được hoàn thành Quá trình nghiên

cứu và thi công, nhóm đã hoàn thành các nội dung đề tài nêu ra:

“Thiết kế và lắp rắp mạch khởi động sao – tam giác”

Với mỗi cá nhân trong nhóm, sau khi thực hiện xong đề tài này đã có thêm nhiều kiến thức về thiết kế, vẽ mạch, lắp ráp, kĩ năng làm việc nhóm và kiến thức về ứng dụng và tầm quan trọng của mạch sao tam giác đối với cuộc sống sinh hoạt và trong công nghiệp

4.2 Hạn chế

Trong quá trình thực hiện, nhóm chúng em cũng gặp phải một số vấn đề và khó khăn như:

 Gặp khó khăn trong việc thiết kế mạch

 Khó khăn trong việc tìm kiếm và lựa chọn các linh kiện phù hợp với yêu cầu và mục tiêu của đề tài

 Gặp trục trặc trong việc lắp ráp và nối dây

 Kinh phí đầu tư đề tài

25

LỜI CẢM ƠN Trong quá trình tìm hiểu thiết kế và thi công, nhóm em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy Phạm Duy Khánh và các bạn trong lớp Nhờ đó, nhóm em đã cơ bản hoàn thiện được ASSIGNMENT của mình và thi công mạch điện phòng ngủ khá hoàn chỉnh

Tuy nhiên, do trình độ chuyên môn có hạn và tư liệu tham khảo không nhiều nên không tránh khỏi những thiếu sót; rất mong nhận được sự đóng góp của thầy (cô) và các bạn để nhóm em có thể rút kinh nghiệm cho mình và làm tốt hơn trong những

đề tài tiếp theo của mình

Nhóm em xin chân thành cảm ơn!!!