Đồ án các phương pháp khởi động động cơ dị bộ ba pha, ứng dụng bộ khởi động mềm của ABB trong việc khởi động động cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên : Đinh Đắc Quang Giảng viên hướng dẫn : ThS Đinh Thế Nam HẢI PHÒNG - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG ISO 9001:2015 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ DỊ BỘ BA PHA, ỨNG DỤNG BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CỦA ABB TRONG VIỆC KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGHÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên : Đinh Đắc Quang Giảng viên hướng dẫn : ThS Đinh Thế Nam HẢI PHÒNG – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ HẢI PHÒNG - NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Đinh Đắc Quang Lớp Mã SV: 1612102010 : DC2001 Nghành : Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Các phương pháp khởi động động dị pha, ứng dụng khởi động mềm ABB việc khởi động động NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1.Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp 2.Các tài liệu, số liệu cần thiết 3.Địa điểm thực tập tốt nghiệp CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ tên : Đinh Thế Nam Học hàm, học vị : Thạc sĩ Cơ quan công tác : Trường Đại học Quản lý Cơng nghệ Hải Phịng Nội dung hướng dẫn: Toàn đề tài Đề tài tốt nghiệp giao ngày 08 tháng 10 năm 2020 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 31 tháng 12 năm 2020 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Sinh viên Giảng viên hướng dẫn Đinh Đắc Quang ThS Đinh Thế Nam Hải Phòng, ngày tháng TRƯỞNG KHOA năm 20 Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc -PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP Họ tên giảng viên : Đinh Thế Nam Đơn vị công tác : Trường Đại học Quản lý Cơng nghệ Hải Phịng Họ tên sinh viên : Đinh Đắc Quang Chuyên nghành : Điện Tự Động Công Nghiệp Nội dung hướng dẫn : Toàn đề tài 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp 2.Đánh giá chất lượng đồ án/khóa luận (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu ) 3.Ý kiến giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp Được bảo vệ Không bảo vệ Điểm hướng dẫn Hải Phòng, ngày tháng năm 20 Giảng viên hướng dẫn ( ký ghi rõ họ tên ) Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN Họ tên giảng viên : Đơn vị công tác : Họ tên sinh viên : Chuyên nghành : Đề tài tốt nghiệp : 1.Nhận xét giảng viên chấm phản biện 2.Những mặt hạn chế Ý kiến giảng viên chấm phản biện Được bảo vệ Không bảo vệ Điểm hướng dẫn Hải Phòng, ngày tháng năm 20 Giảng viên chấm phản biện ( ký ghi rõ họ tên ) Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG ĐỘNG CƠ DỊ BỘ BA PHA 1.1 MỞ ĐẦU 1.2 CẤU TẠO 1.2.1 Phần tĩnh (stator) a Mạch từ b Mạch điện 1.2.2 Phần quay (hay rotor) a Mạch từ: b Mạch điện: Loại rotor dây quấn: Loại rotor lồng sóc (ngắn mạch): 1.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN DỊ BỘ 1.4 ỨNG DỤNG • Ứng dụng động không đồng CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ DỊ BỘ BA PHA 12 2.1 KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP 12 Ưu điểm: 13 Khuyết điểm: 13 Phương pháp dùng khi: 13 2.2 KHỞI ĐỘNG GIÁN TIẾP 13 2.2.1 Khởi động động dị roto dây quấn 14 2.2.2 Khởi động động dị roto lồng sóc 21 Phương pháp giảm điện áp mở máy: 21 2.2.2.1 Khởi động phương pháp cuộn kháng 22 2.2.2.2 Khởi động phương pháp sử dụng máy biến áp tự ngẫu 23 2.2.2.3 Khởi động phương pháp sử dụng nối – tam giác (Y-∆) 25 2.2.2.4 Khởi động phương pháp tần số 29 2.2.3 Khởi động động có rãnh sâu động hai rãnh 29 CHƯƠNG TÌM HIỂU ỨNG DỤNG BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CỦA ABB TRONG VIỆC KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 35 3.1 NGUYÊN LÝ KHỞI ĐỘNG MỀM 35 3.1.1 Khái niêm khởi động mềm 35 3.1.2 Cấu trúc khởi động mềm 35 3.1.3 Các chế độ làm việc khởi động mềm 37 a Chế độ mode 1: Start Ramp 37 b Chế độ mode 2: Kick Start 38 c Chế độ mode 3: Khởi động có giám sát dịng 39 d Chế độ dừng mềm 40 3.2 BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CỦA HÃNG ABB 41 3.2.1 Cấu tạo 42 3.2.2 Cách đấu 42 3.2.3 Nguyên lý hoạt động khởi động động mềm ABB 43 3.2.4 Ưu, nhược điểm 45 a Ưu điểm 45 b Nhược điểm 45 Kết luận: 45 3.2.5 Ứng dụng 46 Trong thực tế, khởi động mềm ABB sử dụng vào việc khởi động số động sau: 46 a Quạt ly tâm: 46 b Bơm ly tâm: 47 c Máy nén 48 d Hệ thống làm mát/hút bụi khơng khí 49 e Hệ thống băng tải nặng 49 3.3 MẠCH KHỞI ĐỘNG HAI ĐỘNG CƠ CĨ CƠNG SUẤT 800KW SỬ DỤNG BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM PST CỦA ABB 50 3.3.1 Sơ đồ hệ thống 50 3.3.2 Mạch động lực 53 3.3.3 Tính chọn mạch động lực 55 3.3.4 Mạch điều khiển 55 3.3.5 Kiểm nghiệm đánh giá 61 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 Ứng dụng khởi động mềm ứng dụng rộng rãi công nghiệp đặc biệt hệ thống bơm, hệ thống quạt, động qn tính lớn, băng chuyền… Các doanh nghiệp tiết kiệm điện lớn tăng tuổi thọ động sử dụng khởi động mềm ABB Trong thực tế khởi động mềm ABB làm việc ngắn hạn tức thực xong khởi động động trình kết thúc làm việc Với số trường hợp có động khởi động lần làm việc nhiều sau Ở đơn vị có nhiều nhóm động phương thức làm việc để tiết kiệm vốn đầu tư ban đầu người ta thường sử dụng khởi động mềm dùng để khởi động cho hai hay nhiều động seri công suất Trong nhiều trường hợp người ta phải sử dụng số khí cụ bên ngồi đặc biệt thiết bị đóng cắt, để tạo nên sơ đồ khởi động theo phương thức 3.3 MẠCH KHỞI ĐỘNG HAI ĐỘNG CƠ CĨ CƠNG SUẤT 800KW SỬ DỤNG BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM PST CỦA ABB 3.3.1 Sơ đồ hệ thống Để thực mục đích sử dụng khởi động mềm cho hai động cần số thiết bị động lực điều khiển để xây dựng hệ thống cụ thể Sơ đồ đề xuất (hình 3.9) - Nguyên lý hoạt động : + Khởi động động P1 : Bước 1: Mở cầu dao Q1 & Q10,công tắc tơ K20, K21, K22 phải mở 50 Bước 2: thao tác đóng Q1, Q10 Bước 3: ấn nút để đóng K10, K12 Bước 4: điều khiển cho động mềm hoạt động để khởi động cho động Bộ khởi động mềm tự khởi động trình khởi động kết thúc thành cơng tiến hành thao tác Bước 5: đóng cơng tắc tơ K11 Bước 6: Mở cơng tắc tơ K10 & K12 động trực tiếp làm việc với lưới.Đồng hồ ampe giá trị dòng động + Khởi động động P2 : Sau P1 khởi động xong công tắc tơ K10 & K12 đƣợc mở P2 có nhu cầu khởi động ta tiến hành theo bước sau : Bước 1: Đóng Q2 & Q20 Bước 2: Mở cơng tắc tơ K21,đóng cơng tắc tơ K20 & K22 Bước 3: Ấn nút khởi động mềm hoạt động Khởi động mềm tự khởi động động theo chương trình Bước 4: Điều khiển đóng cơng tắc tơ K21 Bước 5: Mở công tắc tơ K20 & K22 Động làm việc với lưới, đồng hồ ampe giá trị dịng động 51 Hình 3.9: Sơ đồ dây mạch động lực với khởi động mềm dùng động 52 Trong : - P1 , P2 hai động công suất 800kW hai động không đồng xoay chiều ba pha điện áp 380 (V) tần số 50 (Hz) - SSU khởi mềm Q1, Q2 Aptomat CB bảng điện P = √3Uicos𝜑 Suy : I = 𝑃 √3𝑐𝑜𝑠𝜑𝑈 800000 = √3.0,8.380 = 1521 (A) - Chọn Q10 = 3000 (A) - Q10 , Q20 hai Aptomat CB - K10 , K20 , K11 , K21 , K12 , K22 công tắc tơ - A1, A2 hai đồng hồ ampe đo dòng điện - TH1 , TH2 rơle nhiệt bảo vệ tải - CT11 , CT21 hai biến dòng - T1 , T2 hai biến áp cấp nguồn cho mạch điều khiển ngồi cịn số linh kiện phụ tải cầu chì F1 , F2 nút ấn điều khiển Stop, Ctril… (Hình 3.10) sơ đồ ba dây hệ thống khởi động khởi động mềm hai động 3.3.2 Mạch động lực Sơ đồ hình (3.10) trình bày mạch động lực Trong : - F1, F11 : Cầu chì - OVC : Bảo vệ nhiệt - CT11, CT12, CT21, CT22 : Biến dòng - K10, K11, K20, K21 : Aptomat - T1, T2 : Máy biến áp - GND : Nối đất 53 - SSU : Bộ khởi động mềm - R11, S11, T11, R21, S21, T21 : Các điểm nối Hình 3.10: Sơ đồ đầy đủ mạch động lực khởi động mềm dùng cho động 54 3.3.3 Tính chọn mạch động lực Tính chọn Aptomat CB Q10 , Q20 Chọn : CB = 1,3 I =1,3.1521 Ta có : P = √3UIcos𝜑 Suy ra: I = 𝑃 √3𝑐𝑜𝑠𝜑𝑈 = - Chọn Q10 = 3000 (A) Có : 800000 √3.0,8.380 = 1521 (A) Q10 = Q1 Q20 = Q2 - Chọn cáp : Imax = Mà S = 𝑃 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 𝑆 √3𝑈𝑑𝑚 800000 0,8 = 1000000 (VA) = 1000 (KVA) Suy ra: Imax = S/√3Udm = Suy ra: FKT = Imax / JKT = 3.3.4 Mạch điều khiển 1000 √3.0,38 1519,34 3,1 ≈ 1519,34 (A) ≈ 490,11 (mm2) - Sơ đồ (hình 3.11) sơ đồ mạch điều khiển cho bơm xung - Trong K10a , K01b rơle đóng điều khiển cho động công tắc tơ K1o, K12 - K10, K12 công tắc tơ - K11 , K1ax rơle điều khiển cho công tắc tơ K1o , K12 - Các công tắc lựu chọn S1 , S13  S1 : điều khiển chọn bơm chọn bơm số số tùy ý chọn tay 55  S13 : công tắc lựu chọn vị trí điều khiển chọn vị trí điều khiển chỗ, từ xa - REMOTE PANEL : khối điều khiển từ xa - S10 : nút khởi động - S11 : nút stop Hình 3.11: Sơ đồ mạch điều khiển động số với khởi động mềm 56 -Sơ đồ (hình 3.12) sơ đồ khởi động cho bơm số K20 K22 cơng tắc tơ điều khiển cho cơng tắc tơ phải sử dụng rơle K02a , K02b , K21 , K21ax Tương tự Hình 3.12 : Sơ đồ mạch điều khiển cho động số dùng khởi động mềm 57 Sơ đồ (hình 3.13) sơ đồ mạch điều khiển kiểm tra toàn khởi động mềm mạch nối vào khởi động SSU Trong : 𝐿1 , 𝐿2 , 𝐿3 ba đầu nguồn đến đầu nguồn - GND : nối đất - SSU : khởi động mềm - K01b , K02b role đóng điều khiển cho công tắc tơ K11 , K12 , 𝑇1 , 𝑇2 K10 Hình 3.13: Sơ đồ đấu nối vào, khởi động mềm - Sơ đồ (hình 3.14) sơ đồ đo lƣờng bảo vệ với 220V-5A bảo vệ tải cho động cung cấp tín hiệu dịng cho role nhiệt TH1AX 58 cuộn tác động cịn TRIP1 cn nhả Ở sơ đồ bảo vệ bơm số Hình 3.14: Sơ đồ thiết bị bảo vệ báo dùng cho khởi động mềm Sơ đồ (hình 3.15) sơ đồ đo lường bảo vệ cho bơm số hồn tồn giống với (hình 3.14) 59 Hình 3.15: Sơ đồ đấu nối khối khởi động từ xa - Sơ đồ (hình 3.16) sơ đồ PANEL điều khiển từ xa với nút ấn đèn báo 60 Hình 3.16: Tủ sơ đồ lắp ráp thiết bị tủ 3.3.5 Kiểm nghiệm đánh giá Trên lý thuyết tương đối hoàn chỉnh khởi động mềm với tính :  Hạn chế dịng khởi động động 61  Điều khiển tăng áp từ từ giá trị định mức  Bảo vệ động cơ, tăng tuổi thọ cho động  Có thể kết hợp với khí cụ điện khác để tránh nhiệt, tải cho động Ứng dụng khởi động mềm ứng dụng rộng rãi công nghiệp đặc biệt hệ thống bơm, hệ thống quạt, động quán tính lớn, băng chuyền… Các doanh nghiệp tiết kiệm điện lớn tăng tuổi thọ động sử dụng khởi động mềm Tuy nhiên khởi động mềm mà chúng em nghiên cứu so với khởi động mềm bán thị trường thiết kế chúng em nhiều hạn chế tính chất lượng Qua thời gian em nghiên cứu hiểu tính ứng dụng tốt khởi động mềm thị trường 62 KẾT LUẬN Sau trình tháng làm đồ án với hướng dẫn tận tình thầy giáo: “ Thạc sỹ Đinh Thế Nam” Với đề tài : “Các phương pháp khởi động động dị ba pha, ứng dụng khởi động mềm ABB việc khởi động động cơ” hoàn thành đồ án em tìm hiểu vấn đề sau: - Các phương pháp để khởi động động dị pha - Biết cấu tạo, nguyên lý hoạt động ứng dụng động dị pha - Biết phương pháp khởi động mềm ứng dụng khởi động mềm ABB việc giúp khởi động động Quá trình thực đồ án giúp cho em củng cố lại kiến thức mà học Ngồi qua q trình tìm hiểu thực tế bên ngồi để hồn thành đồ án giúp em có thêm kiến thức thực tế quý báu em rời ghế nhà trường Do kiến thức trình tìm hiểu cịn nhiều hạn chế nên em cịn thiếu sót định Vì vậy, em mong muốn có đóng góp ý kiến, bổ sung kiến thức thầy cô giáo để đồ án em hoàn thiện Sinh viên Đinh Đắc Quang 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO GS TSKH Thân Ngọc Hoàn (2005), Máy điện, Nhà xuất xây dựng GS TSKH Thân Ngọc Hoàn, TS Nguyễn Tiến Ban (2007), Điều khiển tự động hệ truyền động điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật GS TSKH Thân Ngọc Hoàn, TS Nguyễn Tiến Ban (2008), Trạm phát lưới điện tàu thủy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật TS Nguyễn Tiến Ban (2008), Lý thuyết điều khiển tự động, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm (2006), Thiết kế cấp điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Phan Thị Thanh Bình, Phan Quốc Dũng, Phạm Quang Vinh, Phạm Thị Thu Vân, Phan Kế Phúc, Nguyễn Văn Nhờ, Dương Lan Hương, Bùi Ngọc Thư, Tô Hứu Phúc, Nguyễn Bá Bạn, Nguyễn Thị Quang, Ngô Thanh Hải dịch (2009), Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Www.google.com.vn https://lib.hpu.edu.vn/ 64 ... dị ba pha Chương 2: Các phương pháp khởi động động dị ba pha Chương 3: Tìm hiểu ứng dụng khởi động mềm ABB việc khởi động động CHƯƠNG ĐỘNG CƠ DỊ BỘ BA PHA 1.1 MỞ ĐẦU Máy điện không đồng (dị bộ) ... NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN DỊ BỘ 1.4 ỨNG DỤNG • Ứng dụng động không đồng CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ DỊ BỘ BA PHA 12 2.1 KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP... phương pháp tần số 29 2.2.3 Khởi động động có rãnh sâu động hai rãnh 29 CHƯƠNG TÌM HIỂU ỨNG DỤNG BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CỦA ABB TRONG VIỆC KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 35 3.1 NGUYÊN LÝ KHỞI ĐỘNG MỀM