Đồ án ATS MÁY PHÁT ĐIỆN 1 PHA DÙNG LOGO

Nguyên cứu mạch ATS máy phát dùng logo.Điện năng được truyền tải từ các nhà máy phát điện đến phụ tải thì phải qua trạm biến áp. Việc truyền tải từ lưới tới các cơ quan, trường học, hộ gia đình... có thể xảy ra sự cố mất pha do đứt dây hoặc do bị quá tải hay ngắn mạch. Các sự cố này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như môi trường tác động như thời tiết mưa, gió, bão...cũng có thể do sự cố ở các chạm biến áp. Mà hiện nay, nhu cầu sử dụng điện là rất thiết yếu 2424 và nhu cầu sử dụng điện của con người tăng trưởng không ngừng. Do vậy cần phải có nguồn dự phòng để khi có sự cố nguồn điện lưới thì đưa nguồn dự phòng vào phụ tải và cắt nguồn dự phòng ra khỏi lưới. Nhưng để giảm thiểu thời gian và tránh những hậu quả không đáng có xảy ra, nguồn điện dự phòng phải kèm theo thiết bị tự động đổi nguồn AUTOMATIC TRANFET SWICH ( ATS )

ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Ý thức thực hiện:

2 Nội dung thực hiện:

3 Hình thức trình bày:

4 Tổng hợp kết quả:

Vĩnh Long, ngày 15 tháng 12 năm 2017

Giáo Viên Hướng Dẫn

Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo Th.S Phan Ngọc Linh đã tận tình hướng dẫn, giới thiệu, cung cấp tài liệu tham khảo giúp em hoàn thành tôt đồ án này

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè luôn ở bên động viên, quan tâm, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đở em trong suốt quá trình học tập, rèn luyện

và hoàn thành đồ án này

MỤC LỤC

Trang

ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỞ ĐẦU 6

Chương 1 - Nghiên cứu cấu tạo nguyên lý của máy phát điện 1 pha 7

1.1 Cấu tạo của máy phát điện 1 pha Cummins C11D5 9

1.2 Nguyên lý hoạt động của các thành phần trong máy phát điện C11D5 10

1.2.1 Động cơ 10

1.2.2 Đầu phát 12

1.2.3 Hệ thống nhiên liệu máy phát 16

1.2.4 Ỗn áp 16

1.2.5 Hệ thống làm mát 17

1.2.6 Hệ thống xả 18

1.2.7 Hệ thống sạc 18

1.2.8 Bảng điều khiển 19

1.2.9 Khung sườn 20

Chương II – Nghiên cứu bộ đề máy nổ 21

2.1 Bộ đề máy phát điện 21

2.1.1 Nhiệm vụ 21

2.1.2 Yêu cầu 21

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ đề cummins 22

2.2.1 Cấu tạo các bộ phận chính của bộ đề máy nổ 22

2.2.2 Động cơ điện một chiều 24

2.2.3 Rơ-le gài khớp ( Công tắc từ ) 26

2.2.4 Khớp truyền động 29

2.3 Nguyên lý làm việc của củ đề 29

2.4 Đặc tính của motor khởi động một chiều 31

2.4.1 Mối quan hệ giữa tốc độ, moment và cường độ dòng điện 31

2.4.2 Mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp 31

2.5 Các dấu hiệu hư hỏng 32

2.5.1 Rơ-le đề ( Cóc đề ) 32

2.5.2 Chổi than 32

2.5.3 Han gỉ mối nối 32

2.5.4 Vả đề 33

Chương 3 - Nghiên cứu mạch ATS ( Automatic Tranfet Swich ) điều khiển bằng LOGO 34

3.1 Giới thiệu về hệ thống ATS 34

3.1.1 Tổng quan 34

3.1.2 Hệ thống ATS 35

3.1.3 Chức năng của mạch ATS 35

3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống ATS 37

3.3 Mạch tự chuyển đổi ATS 38

3.3.1 Mạch động lực và nguyên lý làm việc của khối tự động chuyển đổi (ATS) 38 3.3.2 Mạch điều khiển của khối tự động chuyển đổi ATS 39

3.4 Các loại tủ ATS 41

3.5 Bo mạch ATS: 44

3.5.1 Bo mạch ATS 1 pha EAC – 1P 44

3.5.2 Mạch khởi động máy phát ( AUTO START ) 45

3.6 PLC LOGO 52

3.6.1 Tổng quan về PLC LOGO 52

3.6.2 Phân loại 53

3.6.3 Cách nhận biết các loại LOGO 53

3.7 Tổng quan về các version họ PLC LOGO 54

3.8 Cách đấu dây 55

3.8.1 LOGO!AM 2: 55

3.8.2 LOGO! AM 2 PT100: 56

3.8.3 Kết nối ngõ ra relay: 57

3.9 Lập trình cho LOGO để điền khiển hệ thống ATS: 57

3.9.1 Các hàm trong LOGO: 57

3.9.2 Danh sách Co: 57

3.9.3 Các hàm cơ bản (BF): 59

3.9.4 Các hàm đặt biệt (SF: special function) 63

4.1 Một số ví dụ: 68

4.1.1 Điều khiển đèn trong cửa hàng: 68

4.1.2 Chuông báo trường học: 69

4.2 Nguyên lý hoat động của ATS điều khiển máy phát 70

4.2.1 Yêu cầu : 70

4.2.2 Giải thuật điều khiển: 71

4.3 Nội dung chương trình điều khiển cho logo 73

Chương 4 – Ứng dụng mạch ATS đã nguyên cứu cho máy phát điện một pha 79

4.1 Tổng quan 79

4.2 Ứng dụng: 82

KẾT LUẬN 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

MỞ ĐẦU

Máy phát điện là thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ hoc từ nguồn bên ngoài thành năng lượng điện Máy phát điện hiện đại ngày nay hoạt động theo nguyên lí cảm ứng điện

trường Nguyên lí này do nhà bác học Faraday và những năm 30 của thế kỉ 19 Ông phát

hiện ra rằng dòng điện tích có thể bị cảm ứng khi nó di chuyển qua một cuộn cảm, cũng như dòng mang điện tích biến thiên trong từ trường Sự chuyển động này tạo lên sự

chênh lệch về hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn hoặc hai đầu cuộn cảm, và ngược lại nó

sẽ tạo ra các điện tích và do đó tạo ra dòng điện

Điện năng được truyền tải từ các nhà máy phát điện đến phụ tải thì phải qua trạm biến áp Việc truyền tải từ lưới tới các cơ quan, trường học, hộ gia đình có thể xảy ra sự

cố mất pha do đứt dây hoặc do bị quá tải hay ngắn mạch Các sự cố này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như môi trường tác động như thời tiết mưa, gió, bão cũng có thể do sự cố ở các chạm biến áp Mà hiện nay, nhu cầu sử dụng điện là rất thiết yếu 24/24 và nhu cầu sử dụng điện của con người tăng trưởng không ngừng Do vậy cần phải có nguồn dự phòng

để khi có sự cố nguồn điện lưới thì đưa nguồn dự phòng vào phụ tải và cắt nguồn dự phòng ra khỏi lưới Nhưng để giảm thiểu thời gian và tránh những hậu quả không đáng

có xảy ra, nguồn điện dự phòng phải kèm theo thiết bị tự động đổi nguồn AUTOMATIC TRANFET SWICH ( ATS ) ATS là hệ thống chuyển đổi nguồn tự động, có tác dụng khi điện lưới mất thì máy phát tự động khởi động và đóng điện máy phát cho phụ tải Khi điện lưới phục hồi thì hệ thống tự chuyển nguồn trở lại và tự động tắt máy phát

Ngoài ra, Tủ chuyển đổi nguồn tự động (ATS) có chức năng bảo vệ khi Điện Lưới bị sự

cố như: mất pha, mất trung tính, thấp áp (tuỳ chỉnh) thời gian chuyển đổi có thể điều chỉnh Vì vậy phải đưa ra các giải pháp có thể biến đổi các nguồn dự phòng như acquy, máy phát điện thành nguồn điện xoay chiều có chất lượng có công suất đủ lớn để phục vụ nhu cầu thiết yếu

Chương 1 - Nghiên cứu cấu tạo nguyên lý của máy

Được đánh giá theo tiêu chuẩn ISO 8528-1 Là công suất ở chế độ hoạt động không hạn chế số giờ trong năm với các mức tải khác nhau Khả năng quá tải cho phép thêm 10% trong 60 phút là có sẵn cho mỗi chu kỳ hoạt động 12 giờ

Công suất dự phòng: Được đánh giá theo tiêu chuẩn ISO 8528-1 Là công suất áp dụng cho cung cấp điện khẩn cấp trong suốt thời gian gián đoạn điện lưới, sử dụng mức giới hạn tối đa 500h mỗi năm trong chu kỳ thời gian hoạt động tối đa là: tại 100% tải chỉ với mức 25h trong 1 năm, tại 90% tải với mức 200h trong 1 năm Không cho phép quá tải thêm khi chạy ở mức công suất này

Hình 1.1 Má phát điện Cummins C11 D5

Thông tin chung về máy Loại máy trần Loại máy có vỏ

Tên máy Cummins (X- Series)

1.1 Cấu tạo của má phát điện 1 pha Cummins C11D5

Cummins 1PHA C11D5, Công xuất > 10-11 KVA với vỏ chống ồn đồng bộ Máy phát điện chống ồn, động cơ máy dầu 4 kỳ, 2 xilanh thẳng hàng , làm mát bằng nước, phun nhiên liệu trực tiếp, hệ thống khởi động đề điện Bình nhiên liệu lớn thiết kế dưới đáy cho phép hoạt động trong nhiều giờ, ống giảm thanh lớn giảm tiếng ồn hiệu quả

Hệ thống sấy gió nóng cho phép khởi động dễ dàng Bảng điều khiển điện tử, Nút dừng khẩn cấp và Nắp bình nhiên liệu được thiết kế bên ngoài Vỏ chống ồn với khả năng chịu mọi thời tiết

Hình 1.2 Cấu tạo má phát điện

Công suất, mức tiêu hao nhiên liệu

Công suất Công suất dự phòng: 11kva

(8.8kw)

Công suất liên tục 10kva (8kw) Mức tải ⁄ ⁄ ⁄ Đủ tải ⁄ ⁄ ⁄ Đủ tải Lít/giờ 0.5 0.6 0.8 0.9 0.5 0.6 0.7 0.8

8 Thiết bị điều khiển

9 Kết cấu khung chính của máy

1.2 Ngu ên lý hoạt động của các thành phần trong má phát điện C11D5 1.2.1 Động cơ

Động cơ là nguồn năng lượng cơ học đầu vào của máy phát điện Kích thước của động cơ tỷ lệ thuận với sản lượng điện tối đa các máy phát điện có thể cung cấp Có một

số yếu tố cần phải ghi nhớ khi đánh giá động cơ máy phát điện Nhà sản xuất động cơ cần

tư vấn để có được thông số kỹ thuật hoạt động với máy

Công suất động cơ

Số vòng quay tối đa

Máy phát điện sử dụng nhiều loại nhiên liệu đầu vào khác nhau như: diesel, xăng, propan (ở dạng lỏng hoặc khí), và khí thiên nhiên Động cơ nhỏ thường hoạt động bằng xăng trong khi động cơ lớn hơn chạy dầu diezel, propan lỏng, khí propane, hoặc khí tự nhiên Một số máy phát cũng có thể hoạt động dựa trên một nguồn dữ liệu kép, nhiên liệu diesel và khí đốt

1.2.2 Đầu phát

Đầu phát của máy phát điện bao gồm tập hợp các bộ phận tĩnh, và các thành phần

có thể di chuyển đƣợc Có công dụng sản xuất điện từ các nhiên liệu cơ học đƣợc cung cấp cho máy

Các bộ phận có trong đầu phát:

hợp các dây dẫn điện quấn lại thành dạng cuộn trên một lõi sắt

Hình 1.3 Đầu phát trong thực tế

quay, trong ba cách sau đây:

đƣợc sử dụng trong các máy phát điệnlớn

- Nam châm vĩnh cửu – phổ biến trong các máy phát điện nhỏ

- Bộ kích thích – Kích thích bằng dòng điện 1 chiều nhỏ để thêm sinh lực cho Roto thông qua một tập hợp các vòng tiếp điện và chổi điện

- Roto tạo ra sự di chuyển từ xung quanh stato, từ đó tạo ra sự khác biệt điện áp giữa các cuộn dây của stato Điều này tạo ra dòng cảm ứng bên trong máy phát điện

Hình 1.4 Đầu phát PI044E

Thông số chi tiết đầu phát điện

Kiểu đầu phát Loại không chổi than, tự kích từ, 1 ổ đỡ, 4 cực

 Các sơ đồ dây quấn cho động cơ 1 pha:

- Sơ đồ dây quấn đồng khuôn tập trung 1 lớp Z = 24, 2p = 4

- Dây quấn ĐCKĐB 1 pha kiểu đồng khuôn Z = 36, 2p = 6

Hình 1.5 Dâ quấn ĐCKĐB1 pha kiểu đồng khu n Z =36, 2p = 6, QA = QB = 18

- Dây quấn kiểu đồng tâm:

Hình 1.6 Dây quấn ĐCKĐB 1 pha kiểu đồng tâm Z =16, 2p = 2, Q A = Q B = 18

- Dâ quấn xếp 2 lớp ĐCKĐB 1 pha

Hình 1.7 Dây quấn xếp 2 lớp ĐCKĐB1 pha ; Z = 36 , 2p = 6, Q A = Q B = 18

1.2.3 Hệ thống nhiên liệu má phát

Hệ thống nhiên liệu trong máy phát điện gồm rất nhiều bộ phận Và mỗi bộ phậm

đảm nhận những chức năng khác nhau cụ thể như sau:

 Ống nổi: giúp mang nhiên liệu từ bồn chứa nhiên liệu đến động cơ giúp cung cấp nhiên liệu vào động cơ

 Ống thông gió bình nhiên liệu: trong bồn chứa nhiên liệu có một đường ống thống gió có công dụng ngăn chặn sự gia tăng áp lực hoặc chân không trong quá trình bơm

và hệ thống thoát nước của bể chứa Khi nhiên liệu nạp đầy bình ống thông gió sẽ có chức năng đảm bảo sự tiếp xúc khô giữa vòi phun phụ và bể nhiên liệu giúp ngăn ngừa các tia lửa có thể gây nên cháy, nổ

 Bơm nhiên liệu: có chức năng đưa nguyên liệu từ bể chứa chính vào các bể chứa trong ngày Giúp máy phát điện hoạt động một cách hiệu quả nhất

 Bình lọc nhiên liệu có chức năng tách nước và vật lạ có trong nhiên liệu lỏng giúp bảo bệ các thành phần có trong nhiên liệu

 Kim phun: giúp phun chất lỏng dưới dạng phun sương để đốt giúp động cơ hoạt động

Cuộn dây kích thích: Chuyển đổi dòng điện 1 chiều DC thành dòng điện xoay chiều

AC – Các cuộn dây kích thích có chức năng tương tự như các cuộn dây stato chính và tạo

ra dòng điện xoay chiều nhỏ Các cuộn dây kích thích được kết nối với các đơn vị được gọi là chỉnh lưu quay

Bộ chỉnh lưu quay: Chuyển đổi dòng điện 1 chiều thành dòng điện xoay chiều – Chỉnh lưu các dòng xoay chiều phát sinh bởi các cuộn dây kích thích, và chuyển đổi nó

thành dòng điện một chiều Dòng điện 1 chiều này cung cấp cho Roto / phần ứng tạo ra một trường điện từ, ngoài từ trường quay của roto

Roto / Phần ứng: Chuyển đổi dòng điện 1 chiều thành dòng xoay chiều Roto sinh ra dòng điện xoay chiều lớn hơn xung quanh cuộn dây stato, các máy phát điện hiện nay sản xuất một điện thế xoay chiều AC lớn hơn ở đầu ra

Chu kỳ này tiếp tục cho đến khi máy phát điện bắt đầu sản xuất điện áp đầu ra tương đương với khả năng điều hành đầy đủ của nó Đầu ra của máy phát điện tăng, nó điều chỉnh điện áp sản xuất ra ít dòng điện 1 chiều hơn Một khi máy phát điện đạt công suất hoạt động đầy đủ, điều chỉnh điện áp đạt đến một trạng thái thăng bằng, và tạo ra dòng 1 chiều đủ để duy trì sản lượng của máy phát điện ở mức độ hoạt động đầy đủ Khi bạn thêm một tải, sản lượng điện áp sẽ bị thấp xuống một chút Điều này nhắc nhở việc điều chỉnh điện áp và bắt đầu lại chu kỳ trên Chu kỳ tiếp tục cho đến khi máy phát điện dốc đầu ra, để điều hành công suất đầy đủ của nó

1.2.5 Hệ thống làm mát

Liên tục sử dụng có thể làm nóng các thành phần khác nhau của máy phát điện Máy phát điện cần thiết có một hệ thống làm mát, và thông gió thu hồi nhiệt sinh ra trong quá trình

Nước chưa xử lý / nước sạch đôi khi được sử dụng như một chất làm mát cho máy phát điện Hydrogen đôi khi được sử dụng như một chất làm mát, cho các cuộn dây stato máy phát điện lớn, vì nó rất hiệu quả trong hấp thụ nhiệt Hydrogen loại bỏ nhiệt từ máy phát điện, và chuyển qua một bộ trao đổi nhiệt, vào một mạch làm mát thứ cấp, có chứa nước khoáng như một chất làm mát Đây là lý do tại sao máy phát điện có kích thước rất lớn Đối với tất cả các ứng dụng phổ biến khác, dân cư và công nghiệp, một tiêu chuẩn tản nhiệt và quạt được gắn trên các máy phát điện và các công trình như hệ thống làm mát chính

Máy phát điện nên được đặt trong một khu vực mở, thông thoáng được cung cấp

đủ không khí trong lành Mỗi bên máy phát điện nên có một không gian tối thiểu là 3 feet

để đảm bảo sự lưu thông không khí làm mát máy

1.2.6 Hệ thống xả

Khí thải phát ra bởi một máy phát điện giống như khí thải từ bất kỳ động cơ diesel hoặc động cơ gas nào, có chứa hóa chất độc hại cần phải được quản lý Do đó, cần thiết cài đặt một hệ thống ống xả đủ để xử lý khí thải Ngộ độc carbon monoxide vẫn là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra cái chết, bởi vì mọi người có xu hướng thậm chí không nghĩ về nó cho đến khi quá muộn

nên được hỗ trợ bởi các công cụ của máy phát điện Ống xả thường gắn liền với động cơ bằng cách sử dụng kết nối linh hoạt, để giảm thiểu rung động và ngăn ngừa thiệt hại cho

hệ thống ống xả của máy phát điện Các ống xả thông ra ngoài trời và dẫn đi từ cửa ra vào, cửa sổ và những lối khác Bạn phải đảm bảo rằng, hệ thống ống xả của máy phát

điện không kết nối với bất kỳ thiết bị khác

Hệ thống bôi trơn: Máy phát điện bao gồm bộ phận chuyển động bên trong động

cơ của nó, nó cần được bôi trơn để đảm bảo hoạt động bền, và êm suốt một thời gian dài Động cơ của máy phát điện được bôi trơn bằng dầu được lưu trữ trong một máy bơm

1.2.7 Hệ thống sạc

Khởi động chức năng của một máy phát điện bằng pin Các bộ sạc pin chịu trách nhiệm giữ cho pin máy phát điện luôn luôn đầy với một điện áp thả nổi chính xác Nếu điện áp thả nổi rất thấp, pin sẽ nạp thiếu Nếu điện áp thả nổi rất cao, nó sẽ rút ngắn tuổi thọ của pin Sạc pin thường được làm bằng thép không gỉ để ngăn ngừa ăn mòn Nó cũng hoàn toàn tự động và không yêu cầu bất kỳ điều chỉnh, hoặc bất kỳ thay đổi cài đặt Điện

áp 1 chiều ở đầu ra bộ sạc pin được giữ ở mức 2,33 Volts mỗi phân tử, đây là điện áp nổi chính xác cho pin axit chì Bộ sạc pin có một sản lượng điện áp 1 chiều bị cô lập, không gây trở ngại cho hoạt động bình thường của máy phát điện

1.2.8 Bảng điều khiển

Là bề mặt điều khiển máy phát điện, có các hốc cắm điện và điều khiển Các nhà sản xuất khác nhau, thiết kế đa dạng các tính năng cung cấp trong bảng điều khiển do họ sản xuất Một số trong số đó được đề cập dưới đây

• Hệ thống khởi động và tắt điện – Bảng kiểm soát khởi động, bật máy phát điện tự động trong lúc mất điện, theo dõi các máy phát điện trong khi hoạt động, và tự động tắt máy khi không còn cần thiết

• Thiết bị đo – đồng hồ đo khác nhau cho thấy các thông số quan trọng như áp suất dầu, nhiệt độ của nước làm mát, điện thế pin, tốc độ quay động cơ, và thời hạn hoạt động Liên tục đo lường và giám sát các thông số này cho phép tự động tắt máy phát điện khi bất kỳ trong số này vượt quá ngưỡng quy định

• Đồng hồ đo máy phát điện – bảng điều khiển cũng có đơn vị mét để đo sản lượng điện hiện tại, điện áp và tần số hoạt động

• Các chức năng khác như chuyển đổi tần số, và chuyển mạch điều khiển động cơ (chế độ hướng dẫn sử dụng, chế độ tự động)

Thông số chi tiết Bảng điều khiển

Start, có thể tùy chọn tự động hoặc không tự động

Tương ứng với Bằng tay/ Khởi động/ Tự động/ Xóa lỗi/ Dừng máy/Xác nhận

Điện áp máy phát từng pha, dòng điện từng pha, công suất KVA từng pha và tổng cộng Tần số Điện áp ác quy Thời gian chạy máy Nhiệt độ động cơ, áp xuất dầu bôi trơn

trên màn hình LCD Lỗi cảnh báo tùy chọn lập trình tín hiện input Dừng khẩn cấp ÁP suất nhớt quá thấp, nhiệt độ động cơ quá cao, nhiệt độ nước quá thấp, lỗi cảm biến Điện áp ác quý quá cao/thấp, lỗi khởi động, điện áp ra quá cao/thấp, tần số quá cao/thấp,

1.2.9 Khung sườn

Tất cả các máy phát điện, di động hoặc văn phòng đều có một hỗ trợ cơ sở cấu trúc

Khung này cũng cho phép tạo ra sự nối đất an toàn

Chương II – Nghiên cứu bộ đề máy nổ

2.1 Bộ đề má phát điện

2.1.1 Nhiệm vụ

Vì động cơ đốt trong không thể tự khởi động nên cần phải có một ngoại lực để khởi động nó Để khởi động động cơ, máy khởi động làm quay trục khuỷu thông qua vành răng Máy khởi động cần phải tạo ra moment lớn từ nguồn điện hạn chế của accu đồng thời phải gọn nhẹ Vì lí do này người ta dùng motor điện một chiều trong máy khởi động

Để khởi động động cơ thì trục khuỷu phải quay nhanh hơn tốc độ quay tối thiểu Tốc độ quay tối thiểu để khởi động động cơ khác nhau tuỳ theo cấu trúc động cơ và tình trạng hoạt động, thường từ 40 - 60 vòng/ phút đối với động cơ xăng và từ 80 - 100 vòng/phút đối với động cơ diesel

Bộ đề máy nổ 2.1.2 Yêu cầu

- Kết cấu gọn nhẹ nhưng chắc chắn có sự làm việc ổn định và tinh cậy cao

- Lực kéo tải sinh ra trên trục của máy phài bảo đảm đủ lớn, tốc độ quay cũng phải đạt tới phạm vi làm cho trục khuỷu có tốc độ quay nhất định

- Khi động cơ máy phát làm việc, phải cắt được sự truyền động từ máy khởi động tới trục khuỷu

- Có thiết bị điều khiển ( nút bấm hoặc khóa) thuận tiện cho người sử dụng

2.2 Cấu tạo và ngu ên lý hoạt động của bộ đề cummins

2.2.1 Cấu tạo các bộ phận chính của bộ đề máy nổ

Máy khởi động loại đồng trục

- Bánh răng bendix đƣợc đặt trên cùng một trục với lõi motor (phần ứng) và quay cùng tốc độ với lõi

- Cần dẫn động đƣợc nối với thanh đẩy của công tắc từ đẩy bánh răng chủ động và làm cho nó ăn khớp với vành răng

Bộ khởi động cummins gồm có các bộ phận sau đây:

- Động cơ điện một chiều

- Rơ-le gài khớp

- Khớp truyền động

Hình 2.1 Bộ đề khởi động bằng điện

Hình 2.2 Cấu tạo của bộ đề

Hình 2.3 Truyền động bằng hệ bánh răng hành tinh

2.2.2 Động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều dùng để biến điện năng thành Mômen cơ học làm quay trục khuỷu động cơ đốt trong khi khởi động

Động cơ điện một chiều gồm có: Vỏ máy, các má cực, cuộn dây của các má cực, rôto với các cuộn dây và cổ góp điện, nắp, chổi than và giá đở chổi than

a Phần ứng (rotor)

Hình 2.4 Phần ứng

Gồm lõi thép có rãnh để đặt các khung dây, các cuộn dây phần cảm và phần ứng được nối tiếp nhau qua chổi than, thuồng có 4 chổi than, hai chổi than dương nối tiếp phần cảm và phần ứng, hai chổi than âm nối tiếp với vỏ

b Phần cảm ( stator )

Vỏ máy là một ống tròn bằng thép silic, bên trong có 4 má cực nam châm, hai cực đối diện cùng tên, chung quanh má cực có quấn các cuộn dây kích thích dây quấn cách điện với nhau và cách điện với vỏ

khối với áo lực cao Mỗi chổi than

dính liền với dây nối điện bộ khởi

động có 4 chổi than gồm: Hai chổi

than dương được cách mass và hai

chổi than âm được nối mass

Hình 2.6 chổi than

d Nắp sau

Nắp sau ở phía có cổ góp, là noi để lắp giá đở chổi than, trên nắp sau có bạc thau hoặc ổ bi đở trục rotor Nắp sau được bắt chặt nhờ hai bu-lông bắt với nắp trước

e Đầu máy khởi động

Phía có lắp bánh răng khởi động, có bạc thau để đở đầu trục rotor và là nơi lắp cần gạt, rơ-le gài khớp được bắt vào đầu máy khởi động

2.2.3 Rơ-le gài khớp ( Công tắc từ )

Rơ-le gài khớp bao gồm: Cuộn hút và cuộn giữ, hai cuộn dây trên có số vòng như nhau nhưng cuộn hút lớn hơn cuộn giữ và quấy cùng chiều nhau

Hình 2.7 Rơ-le gài khớp khi chưa khởi động

 Công tắc từ

Khái quát

Công tắc từ có hai chức năng:

- Đóng ngắt motor

- Ăn khớp và ngắt bánh răng bendix với vành răng

Công tắc từ này cũng hoạt động theo ba bước khi máy

khởi động hoạt động: Hút vào, Giữ, Hồi về (nhả về)

Nguyên lý hoạt động:

Khi bật khoá điện lên vị trí START, dòng điện của accu đi vào cuộn giữ và cuộn hút Sau đó dòng điện đi từ cuộn hút tới phần ứng qua cuộn cảm xuống mát Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn hút sẽ làm từ hoá các lõi cực và do vậy piston của công tắc từ bị hút vào lõi cực của nam châm điện Nhờ sự hút này mà bánh răng bendix

bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật công tắc chính lên

Để duy trì điện áp kích hoạt công tắc từ, một số đông cơ có relay khởi động đặt giữa khoá điện và công tắc từ

Khi công tắc chính được bật lên, thì không có dòng điện chạy qua cuộn hút vì hai đầu cuộn hút bị đẳng áp, cuộn cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ accu Cuộn dây phần ứng sau đó bắt đầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động Ở thời điểm này piston được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì không có dòng điện chạy qua cuộn hút

Khi khoá điện được xoay từ vị trí START sang vị trí ON, tại thời điểm này, tiếp điểm chính vẫn còn đóng, dòng điện đi từ phía công tắc chính tới cuộn hút rồi qua cuộn giữ Đặc điểm cấu tạo của cuộn hút và cuộn giữ là có cùng số vòng dây quấn và quấn cùng chiều Ở thời điểm này, dòng điện qua cuộn hút bị đảo chiều, lực điện từ được tạo ra bởi

cuộn hút và cuộn giữ triệt tiêu lẫn nhau nên không giữ đƣợc piston Do đó piston bị đẩy trở lại nhờ lò xo hồi về và công tắc chính bị ngắt làm cho máy khởi động dừng lại

Cấu tạo của công tắc từ của máy khởi động loại đồng trục về cơ bản giống nhƣ công tắc từ của máy khởi động loại giảm tốc Tuy nhiên loại này kéo piston để đƣa bánh răng bendix vào ăn khớp và nhả khớp trong khi máy khởi động loại giảm tốc đẩy piston

để thực hiện thao tác này

+ Cần đẩy dẫn động: Cần đẩy bendix truyền chuyển động của công tắc từ tới bánh răng

bendix Nhờ chuyển động này bánh răng bendix đƣợc đƣa vào ăn khớp và nhả khớp với vành răng

+ Lò xo dẫn động: Lò xo dẫn động đƣợc đặt trong cần đẩy dẫn động hoặc trong công

tắc từ Lò xo dẫn động của máy khởi động loại đồng trục hoạt động giống nhƣ lò xo hồi

về của máy khởi động loại giảm tốc

+ Cơ cấu giảm tốc: Vì máy khởi động loại đồng trục có thể tạo ra moment đủ lớn để có

thể khởi động động cơ nhờ phần ứng lớn, nên loại này không cần cơ cấu giảm tốc Vì lí

do này nên phần ứng đƣợc nối trực tiếp với bánh răng bendix

+ Cơ cấu phanh: Một số máy khởi động loại đồng trục đƣợc trang bị một cơ cấu phanh

để dừng motor lại nếu động cơ không khởi động đƣợc Cơ cấu phanh cũng đƣợc dùng để điều khiển tốc độ cao của motor ngay sau khi động cơ khởi động

Một số máy khởi động loại đồng trục và loại giảm tốc khác không có cơ cấu hanh là vì những lí do sau đây:

- Phần ứng có khối lƣợng nhỏ và lực quán tính nhỏ.

- Lực ép của chổi than lớn

- Bộ truyền giảm tốc tạo ra lực ma sát

Hoạt động:

Lò xo phanh và và đĩa phanh hãm đẩy phần ứng tỳ vào khung ở đầu cổ góp để tạo ra lực hãm

Tùy theo nguyên tắc truyền động người ta chia ra các loại truyền động:

- Truyền động quán tính

- Truyền động cưỡng bức

- Truyền động tổng hợp

- Bôt truyền giảm tốc

 Hoạt động trong thực tế

Để ứng dụng lý thuyết này trong thực tế, trước tiên, người ta phải quấn nhiều khung dây để tăng từ thông từ đó sinh ra moment lớn Tiếp theo, người ta đặt một lõi thép bên trong các khung dây cũng nhằm tăng từ thông và tạo ra moment lớn

Thay vì sử dụng nam châm vĩnh cửu, người ta có thể dùng nam châm điện làm phẩn cảm

Quan hệ giữa cực từ của nam châm và dòng điện chạy qua nó có thể dùng qui tắc bàn tay phải để giải thích Hướng tất cả bốn ngón tay, trừ ngón tay cái của bàn tay phải theo chiều của dòng điện đi qua cuộn dây Khi đó, ngón cái sẽ chỉ chiều của cực bắc

Để tốc độ động cơ quay cao và quay êm, người ta dùng nhiều khung dây

Từ những lý thuyết trên, người ta thiết kế nên máy khởi động trong thực tế

Hình 2.8 Dây quấn trong Rotor

Cuộn dây phần ứng được quấn như hình trên Hai đầu của hai khung dây cạnh nhau được hàn với cùng một phiến đồng trên cổ góp Dòng điện chạy từ chổi than dương dến âm qua các khung dâu mắc nối tiếp

Nếu nhìn từ phía bánh răng bendix, thì dòng điện có chiều

Khi đó, chiều của dòng điện chạy qua các khung dây trong cùng một phần tư rotor là như nhau Và nhờ thế chiều của từ trường sinh ra ở mỗi khung sẽ không đổi khi cổ góp quay

Hình 2.9 Dòng điện trong rotor

Nhờ sự bố trí các khung dây trong phần cảm và phần ứng mà sinh ra lực từ làm quay phần ứng

Rotor quay theo chiều kim đồng hồ theo qui luật bàn tay trái

Động cơ điện một chiều được chia làm 3 loại tùy theo phương pháp đấu dây

- Loại mắc nối tiếp: Moment phát ra lớn nhất khi bắt đầu quay, được dùng chủ yếu trong

máy khởi động

- Loại mắc song song: Ít dao động về tốc độ, giống như loại dùng nam châm vình cửu

- Loại mắc hỗn hợp: Có cả đặc điểm của hai loại trên, thường dùng để khởi động động

cơ lớn

2.4 Đặc tính của motor khởi động một chiều

2.4.1 Mối quan hệ giữa tốc độ, moment và cường độ dòng điện

Về cơ bản mạch điện của motor chỉ là các cuộn dây Giá trị điện trở trong mạch rất nhỏ vì chỉ có điện trở của các cuộn dây Theo định luật Ohm giá trị dòng điện sẽ tăng rất lớn khi điện áp accu (12 V) là không đổi và giá trị điện trở của mạch là rất nhỏ Kết quả

là có dòng điện lớn đi tới máy khởi động và moment xoắn cực đại được tạo ra ngay khi máy khởi động bắt đầu làm việc Vì motor và máy phát điện có cấu tạo tương tự nhau, nên điện áp theo chiều ngược lại (sức điện động đảo chiều) được tạo ra khi motor quay làm giảm dòng một chiều Vì sức điện động cảm ứng này tăng lên khi tốc độ máy khởi động tăng lên do đó dòng điện chạy qua motor giảm đi làm cho moment xoắn và dòng một chiều cũng giảm theo

- Tỷ số truyền giữa bánh răng dẫn động và vành răng xấp xỉ từ 1 :10 tới 1:15

- Công suất đầu ra của máy khởi động khi mới bắt đầu làm việc là rất thấp vì moment xoắn lớn và tốc độ của máy khởi động thấp nhưng công suất này tăng lên tới giá trị cực đại theo sự thay đổi của moment xoắn và tốc độ của máy khởi động và sau đó giảm đi Công suất máy khởi động được biểu diễn bằng đường cong trên hình vẽ theo sự thay đổi của moment xoắn và tốc độ của máy khởi động

2.4.2 Mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp

Khi máy khởi động bắt đầu làm việc, điện áp ở cực của accu giảm xuống do cường độ dòng điện trong mạch tăng lên Khi cường độ dòng điện trong mạch lớn thì không thể bỏ qua rơi áp ở điện trở trong của accu Theo định luật Ohm sụt áp tăng lên khi giá trị dòng điện trong mạch tăng lên Sụt áp giảm xuống khi giá trị dòng điện trong mạch giảm

xuống và điện áp accu lại trở về giá trị bình thường

2.5 Các dấu hiệu hư hỏng

2.5.1 Rơ-le đề ( Cóc đề )

Rơ-le đề có nhiệm vụ hút nhả để vành răng đề ăn

khớp vào vành răng khởi động của động cơ Dấu hiệu

của rơ-le hoạt động không tốt là sẽ nghe tiếng tanh

tách liên tục khi tiếng hành ấn đề Lý do là nguồn cấp

cho cuộn hút là không ổn định khi đi qua rơ-le gây

nên hiện tượng hút nhả liên tục Điều này có thể dẫn

đến trược đề, vỡ răng và làm ảnh hưởng tới chất lượng

của củ đề

2.5.2 Chổi than

Trong bất kỳ động cơ điện thông dụng nào cũng cần có chổi than và bộ đề cũng

không ngoại lệ Khi chổi than mòn nhiều, không được bảo dưỡng, làm sạch định kỳ, phần mạt do chổi than sinh ra sẽ bám vào phần nam châm vĩnh cửu được dán cố định vào

vỏ bộ đề (stato)

Phần mạt này ngày càng nhiều, khe hở giữ bề mặt rô-to và stato sẽ giảm dần, tới khi nào khoảng cách này đủ nhỏ và lượng mạt đủ nhiều sẽ gây ra kẹt, làm bong nam châm của stato gây hỏng đề Trường hợp khác, chổi than quá mòn, lớp mạt bám nhiều trên cổ góp sẽ gây ra hiện tượng chập chờn khi sử dụng

2.5.3 Han gỉ mối nối

Các mối nối từ đầu ra bình ắc-quy và đầu vào bộ đề là nơi dễ xảy ra han, gỉ do ôxi hóa gây tiếp xúc kém, dòng điện cung cấp cho bộ đề nhỏ không đủ để củ đề tạo ra mô men quay lớn để khởi động động cơ Hầu hết các dạng kẹp, hoặc ốc bắt các đầu nối này không phải bằng đồng hoặc nhôm nên nhanh bị han, gỉ sét ảnh hưởng đến chất lượng dòng điện khởi động Nên thường xuyên kiểm tra và làm sạch các mối nối này để đảm bảo tính tiếp xúc tốt

2.5.4 Vả đề

Khi đề, không những máy không nổ mà còn có hiện tượng va đập bánh răng bất thường ở phía động cơ, nghe rất chói tai Đó chính là hiện tượng vả đề Nguyên nhân gây nên hiện tượng này là IC đánh lửa không đúng thời điểm hoặc đặt cam sai sau khi tiến hành đại tu Cụ thể là, thời điểm đánh lửa quá sớm, đánh lửa trước thời điểm đánh lửa

sớm của động cơ gây nên hiện tượng nổ ngược (chiều quay của mô-tơ đề ngược với

chiều quay của động cơ), dễ dẫn đến mẻ răng, vỡ răng, biến dạng răng đề hoặc phá hủy

bộ đề Cần đưa tới hiệu uy tín để tiến hành kiểm tra và điều chỉnh ngay khi có hiện tượng trên

Bảo dưỡng bộ đề máy nổ thường xuyên và định kỳ không những giúp duy trì khả năng làm việc tốt và tăng tuổi thọ của nó mà còn tiết kiệm chi phí không đáng có khi xảy

ra hư hỏng

Chương 3 - Nghiên cứu mạch ATS ( Automatic Tranfet

Swich ) điều khiển bằng LOGO 3.1 Giới thiệu về hệ thống ATS

3.1.1 Tổng quan

Vấn đề đảm bảo tính liện tục cung cấp điện của một hệ thống điện là thiết yếu và quan trọng trong mọi lĩnh vực.Một trong những phương pháp thường dùng để đáp ứng được yêu cầu trên là sử dụng hệ thống chuyển mạch tự động, đó là hệ thống ATS

ATS được viết tắt của cụm từ “Automatic Transfer Switch” Là hệ thống chuyển mạch tự động rất phổ biến trong lĩnh vực cung cấp điện, dùng để chuyển đổi phụ tải đang

sử dụng nguồn điện lưới có sự cố như: mất điện, mất pha, quá áp, thấp áp.v.v sang nguồn dự phòng hoặc ngược lại, khi nguồn lưới đã khắc phục được sự cố thì ATS sẽ chuyển đổi phụ tải từ nguồn dự phòng sang nguồn lưới

3.1.2 Hệ thống ATS

Hệ thống ATS (Automatic Transfer Switches) là hệ thống chuyển đổi nguồn tự động, có tác dụng khi điện lưới mất thì máy phát tự động khởi động và đóng điện cho phụ tải Khi nguồn lưới phục hồi thì hệ thống tự chuyển nguồn trở lại và tự động tắt máy phát

Tủ ATS là một thiết bị khớp nối với một máy phát điện và hệ thống điện của tòa nhà Nó theo dõi các nguồn điện và chuyển tín hiệu khởi động đến máy phát điện nếu nguồn điện xảy ra sự cố (mất pha, mất trung tính, thấp áp, quá áp,…) vượt quá khả năng đáp ứng của thiết bị điện hoặc khi sự cố mất điện xảy ra Điện dự phòng ngay lập tức được cấp vào tủ điện đa dụng chính hoặc một tủ điện khẩn cấp thông qua hệ thống ATS

3.1.3 Chức năng của mạch ATS

Chức năng chính của hệ thống ATS là chuyển tải sang sử dụng nguồn điện dự

phòng như máy phát điện khi mất nguồn chính điện lưới Ngoài ra, nó hường có chức

năng bảo vệ khi điện lưới và điện máy phát bị sự cố như: mất pha, mất trung tính, quá áp, sụt áp,…

Mạch ATS sẽ tự động chuyển sang nguồn dự phòng và khi nguồn chính phục hồi

bộ ATS sẽ tự động chuyển nguồn trở lại Thời gian chuyển nguồn dự phòng có thể đặt được trong khoảng 5 -10s Khi điện lưới phục hồi, tủ điện ATS chờ một khoảng thời gian

10 - 30s để xác định sự ổn định của nguồn lưới

Hệ thống ATS có 2 chế độ vận hành: tự động hoặc bằng tay Trước mặt tủ có các nút ấn, màn hình LCD và có hệ thống đèn chỉ thị để người vận hành điều chỉnh được thời gian chuyển mạch, chế độ hoạt động

Hệ thống ATS có cổng truyền thông để dễ dàng kết nối tại chỗ với máy tính để hiệu chỉnh thông số, nó có sẵn mô đun truyền thông MODBUS Tủ điện ATS được thiết

kế để đảm bảo các thiết bị đóng cắt như ACB/MCCB có sự ràng buộc với nhau đảm bảo vận hành an toàn, có khả năng tích hợp với hệ thống tủ phân phối tổng MSB và tủ bù công suất để nâng cao tính linh hoạt trong hệ thống có nhiều nguồn, nhiều máy phát, để cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan trọng

Hình 3.1 Sơ đồ hoạt động

3.2 Ngu ên lý hoạt động của hệ thống ATS

Thông thường, hệ thống ATS có hai đầu vào và một đầu ra, đầu vào là một máy phát điện dự phòng và nguồn điện hệ thống ATS sẽ tự động bật máy phát điện trong trường hợp mất điện hoặc nó có thể được được bật bằng tay khi một cơn bão đang đến gần hoặc để bảo trì cung cấp điện liên tục (UPS) Máy phát điện được xem là một nguồn điện dự phòng đáng tin cậy và ổn định hơn các nguồn dự phòng khác

Quá trình chuyển mạch của hệ thống ATS khá giống với các thiết bị chuyển mạch khác Các quá trình chuyển mạch này có thể làm hỏng các thiết bị cuối Sự bảo vệ tăng áp luôn luôn được khuyến khích sử dụng cho các thiết bị cuối của ATS

Khi có sự có xảy ra trên nguồn điện chính ( lưới điện ) ATS có nhiệm vụ:

- Ngừng cung cấp nguồn chính vào phụ tải

- Khởi động máy phát

- Đóng nguồn điện cung cấp từ máy phát vào tải

Khi phụ tải đang sử dụng nguồn máy phát, nếu như lưới điện đả ổn định trở lại luc đó nhiệm vụ của ATS là:

- Ngắt nguồn điện từ máy phát ra khỏi phụ tải

- Đóng nguồn điện lưới vào phụ tải

- Trong khi phụ tải đang hoạt động với nguồn điện lưới thì máy phát

vẫn chạy ở chế độ không tải, sau một thời gian cho phép, ATS sẽ điều khển dừng máy phát

Hình 3.2 Ngu ên lý hoạt động

3.3 Mạch tự chu ển đổi ATS

3.3.1 Mạch động lực và ngu ên lý làm việc của khối tự động chu ển đổi (ATS)

 Sơ đồ mạch động lực:

 Nguyên lý làm việc :

Khi có điện áp lưới thì điện áp cấp cho tải được lấy từ lưới

Khi điện lưới bị mất thì máy phát tự động khởi động, nhưng không cấp điện áp tải ngay

mà chờ vài giây tùy theo đặt, khi đó điện áp máy phát mới được cấp cho tải

Khi có điện áp lưới trở lại thì máy phát được cắt tự động Đồng thời điện áp lưới được cấp cho tải

3.3.2 Mạch điều khiển của khối tự động chu ển đổi ATS

a Sơ đồ ngu ên lý

b Ngu ên lý hoạt động của mạch tự động chu ển đổi

Khi lưới có điện thì công tắc tơ của lưới ( ) có điện khi đó tải được cấp điện từ lưới khi ta đóng công tắc chuyển đổi (CT) thì mạch ATS làm việc ở chế độ chờ Lúc đó các rơ-le 1R ,1R ,1R có điện (đây là các rơ-le lưới ).Các tiếp điểm thường đóng của các rơ-le này mở ra dẫn đến không có điện Các tiếp điểm thường mở của các rơ-le đóng lại làm cho rơ-le đóng lại Làm cho rơ-le 2RL có điện nhưng sau một khoảng thời gian nào đó Vì tụ phải nạp đủ điện để vượt qua đươc ngưỡng của Diốt áp Khi