Đồ án : Điều khiển quạt gió

Chọn động cơ, AC-Driver, thiết bị điện để điều khiển nhiệt độ phòng.. Mô hình tổng quát của hệ thống :  Mô tả hoạt động của hệ thống : Để ổn định được nhiệt độ của phòng, ta sử dụng ch

Link full ( bản vẽ thiết kê+cài đặt+ file báo cáo)

https://drive.google.com/file/d/0B9T4DzC_gfCHZU91N2FibVVGeFE/edit? usp=sharing

MỤC LỤC

Mở

đầu :

Phần I: GIẢI PHÁP SƠ LƯỢC CHO ĐỒ ÁN

Phần II: MÔ HÌNH CỦA HỆ THỐNG

Phần III : LỰA CHỌN THIẾT BỊ

Chương 1: Chọn thiết bị máy sản xuất, thiết bị truyền động, động cơ

Chương 3 : các phụ kiện biến tần

I Thiết bị đi kèm biến tần

1 Cầu chì 1 pha

2 MCB 1 pha

3 Nguồn 24V

Phần IV: THIẾT KẾ, THUYẾT MINH MẠCH ĐỘNG LỰC

Phần V: THIẾT KẾ, THUYẾT MINH MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Phần VI: TỦ ĐIỆN

Phần VII: CÀI ĐẶT

Phần VIII: BẢN VẼ

Nội dung cụ thể: N02

Quạt gió: điều khiển quạt gió làm mát cấp khí lạnh cho phòng từ máy điều hòa, điều khiển theo nhiệt độ phòng Quạt có công suất 20HP Chọn động cơ, AC-Driver, thiết bị điện để điều khiển nhiệt độ phòng Điều khiển ổn dịnh nhiệt độ phòng bằng cách điều khiển tốc độ động

cơ, chọn cảm biến nhiệt độ.

Đặc tính cơ của quạt ly tâm.

Hãng sản xuất: Control techniques (Emerson)

Phần II: MÔ HÌNH CỦA HỆ THỐNG

1

Mô hình tổng quát của hệ thống :

 Mô tả hoạt động của hệ thống :

Để ổn định được nhiệt độ của phòng, ta sử dụng chức năng PID của biến tần

để điều khiển tốc độ của động cơ, kiểm soát nhiệt độ phòng trong 3 trường hợp :

 Nếu nhiệt độ phòng lớn hơn nhiệt độ mong muốn, biến tần điều khiển động cơ chạy nhanh hơn, để lấy nhiều không khí qua máy lạnh hơn, để giảm nhiệt độ phòng về nhiệt độ mong muốn.

 Nếu nhiệt độ phòng bằng nhiệt độ mong muốn, biến tần điều khiển động cơ giữ tốc độ, chạy ổn định.

 Nếu nhiệt độ phòng nhỏ hơn nhiệt độ mong muốn X, biến tần điều khiển động cơ chạy chậm lại, giảm không khí qua máy lạnh, và đưa nhiệt độ phòng về nhiệt độ mong muốn.

 Thiết bị điều khiển: Để điều khiển nhiệt độ phòng ta cần điều khiển tốc

độ quạt (động cơ) => Chọn biến tần Để điều khiển tốc độ quạt ta cần dựa vào giá trị sai lệch giữa nhiệt độ đặt (tham chiếu) và nhiệt độ đo(phản hồi) Giá trị nhiệt độ đo được lấy từ cảm biến nhiệt độ phòng

 Bảo vệ cho biến tần ta cần CB, Contactor

 Biến tần giữ nhiệm vụ điều khiển và bảo vệ cho động cơ

Phần III : LỰA CHỌN THIẾT BỊ

Đặc tính cơ của quạt:

YÊU CẦU TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG VÀ SỐC CƠ KHÍ

Chương 1: ĐỊNH HƯỚNG CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN

a) Chọn quạt:

Yêu cầu là điều khiển quạt gió làm mát cấp khí lạnh cho phòng từ máy điều hòa, điều khiển theo nhiệt độ phòng và quạt có công suất 20HP, nên

nhóm chọn quạt ly tâm áp suất thấp kiểu CF.4-72do công ty TOMECO

thiết kế và chế tạo, chuyên dùng cho thông gió

là: PV0150 của EMERSON chuyên dùng để điều khiển cho bơm quạt và ổn

định nhiệt độ dựa vào tín hiệu phản hồi

d) Chọn các thiết bị bảo vệ cho biến tần :

Dựa vào catalog của biến tần PV0150 ta sẽ chọn được các thiết bị bảo vệ: MCCB, CONTACTOR,…

Vì yêu cầu của khách hang là ổn định nhiệt độ nên ta chon cảm biến nhiệt độ và bộ transmitter chuyển đổi tín hiệu sang dòng 4-20mA để phản hồi về biến tần.

Chương 2:

CHỌN THIẾT BỊ MÁY SẢN XUẤT,

THIẾT BỊ TRUYỀN ĐỘNG, ĐỘNG CƠ

1 Quạt gió: quạt ly tâm áp suất thấp kiểu CF.4-72

- Áp suất toàn phần (Pa): 220 – 3200

- Nhiệt độ dòng khí cho phép (0C): Chịu được nhiệt độ cao khi có gối trục và kết cấu đặc biệt theo thiết kế của TOMECO đảm bảo hoạt động tốt ở nhiệt độ thường

Chi tiết:

Kí hiệu

Đường kính guồng cánh (mm)

Tốc độ (vòng/phút)max

Lưu lượng (m3/h)

Áp suất toàn phần (Pa)

Công suất động cơ (KW)

Ghi chú: Có catalog kèm theo

2 Động cơ: động cơ điện 3 pha VIHEM 3K160M2

Sản phẩm của công ti VIHEM

Chi tiết về sản phẩm:

- VIHEM 3K160M2

- hiệu suất cao

- mô men mở máy khỏe, tiếng ồn và độ rung thấp,

Dòng điện

Hệ

số công suất

Tỷ số momen

t khởi động

Tỷ số moment cực đại

Tỷsố dòng điện khởi động

Cấp bảo vệ

Khối lượng

(IP)

12 (Kg)

Ghi chú:Chi tiết xem catalog

Chương 3:

CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CHÍNH

A Đặc tính kỹ thuật chung của biến tần PV:

Loại điều biến Điều biến độ rộng xung vector trường.

Dải tốc độ (độ phân giải) 1:100 Mômen tải khi khởi động 180% mômen tải định mức tại tần số 0.50Hz.

Bộ điều khiển tích phântỉ lệ - PI tích hợp sẳn Dùng cho các hệ thống điều khiển vòng

kíndễdàng.

Tiết kiệm năng lượng tựđộng

Đường cong V/F được tối ưu tự động tương ứngvới điều kiện của tải để tiết kiệm nănglượng.

Tự động giới hạn dòng Dòng điện có thể được tự động giới hạn để

tránhbáo lỗi thường xuyên cho BT Chức năng hoạt

động

Các phương pháp nhập lệnh ngõ vào Thông qua bàn phím, trạm đấu nối, và cổng

truyền thông nối tiếp Phương pháp cài đặt tần số Các chế độ có thể chọn được: Cài đặt dạng số,

haytương tự như: Áp/dòng, hoặc thôngqua

cổng truyềnthông nối tiếp.

Trạm ngõ ra dạng số Ngõ ra tín hiệu xung 0~50kHz Tín hiệu có thể làmột tần số tham chiếu hay một tần số ngõ ra.

Trạm ngõ ra dạng tươngtự

2 ngõ ra tín hiệu tương tự từ 0/4~20mA và 0/2~10V(Có thể chọn được) Có thể cho ra một tín hiệu tầnsố tham chiếu, hay là tầnsố ra Bàn

phímđiềukhiển

Bàn phím có chỉ thị LED

Hiển thị tần số cài đặt, tần số ra, công suất ra vàdòng điện trong quá trình hoạt động, cài đặt tần sốkhi dừng Có thể cắm nóng - không cần tắt nguồn.

Bàn phím có chỉ thị LCD (Tùy chọn)

Hiển thị tiếng Anh hoặc tiếng Hoa, với khả năng saochép thông số và khóa phím Cắm nóng.

Chức năng bảo vệ Bảo vệ sai pha, bảo vệ quá dòng, thiếu dòng, quááp/thiếu áp, quá nhiệt, và bảo vệ quá tải.Các phụ kiện tùy chọn Bàn phím hiển thi LCD, điện trở thắng, cáp cho bànphím, cổng Profibus - DP.

Môi trường

Môi trường hoạt động Trong mát, không ẩm ướt, và chất gây ô nhiểm nhưchất dẫn điện.

Nhiệt độ môi trường -10C tới + 40C (Giảm dòng khi nhiệt độ từ40 đến50 độ C).

Sau khi đã chọn được động cơ nhóm đã dựa vào các thông số kĩ thuật của

động cơ và yêu cầu của hệ thống, nhóm chọn được biến tần để điều khiển đó

là: PV0150của EMERSON chuyên dùng để điều khiển cho bơm quạt và ổn

định nhiệt độ dựa vào tín hiệu phản hồi

Công suất điện (kVA): 21

Dòng dịnh mức ngõ vào (A): 35

Dòng định mức ngõ ra (A): 32

Công suất động cơ (kW): 15

Công tắc ngõ vào: CB-QF (A) 63A

Ghi chú: có catalog và hướng dẫn sử dụng đi kèm

Hình ảnh thực tế của biến tần:

II Cảm biến nhiệt độ:

Vì yêu cầu của khách hang là ổn định nhiệt độ nên ta chon cảm biến nhiệt độ và bộ transmitter chuyển đổi tín hiệu sang dòng 4-20mA để phản hồi về biến tần.

- Chọn cảm biến nhiệt độ MBT 5410 của hãng Danfoss có tích hợp

Transmitter bên trong Code: 084Z5064

o Input range: -10 đến 500C

o Khoảng nhiệt độ tối đa: -50 đến 1000C

o Tìn hiệu ra: 4-20mA

 4mA tương ứng với -100C

 20mA tương ứng với 500C

Catalog của cảm biến

- Hình ảnh

- Đặc tính kỹ thuật

o Phần tử nhiệt PT100

o Kiểu kết nối 2 dây (Biến áp 24VDC thành dòng 4-20mA theo nhệt độ)

o Thuộc loại : Room sensor

o Đầu nối điện là loại PG13.5

Chương III: Các phụ kiện biến tần:

I Thiết bị đi kèm biến tần

Hãm

Tỉ số thời gianhoạt động trên

tổng số thờigian hoạt động

(%)

Mômen hãm(%)

Thời gian hoạt động liên tục cóthể chịu được (giây)

Lắp rời/có Sẳn trên bi biến

tần

15

0015-0400

Hình ảnh:

Cuộn kháng AC đầu vào dùng để hạn chế dao động điện áp lưới và quá áp tới hoạt động tới biến tần, làm mịn nguồn điện áp cung cấp bảo vệ biến tần

và nâng cao hệ số công suất Nó không chỉ ngăn được sự ảnh hưởng của nguồn lưới mà nó còn giúp giảm dòng hamonic về nguồn cấp

Đấu nối vào biến tần:

Có catalog kèm theo:

3-Phase AC input Reactor, AC Output Reactor and DC Reactor Compatible to

EMERSON Frequency Inverter(1.5~630 kW)

Source Motor 3-Phase AC 3-Phase AC Output DC Reactor

HSL Ordering No.

Current A

HSL Ordering No.

Current A

HSL Ordering No.

EM02

6.3

HSL220-EM02 3.7 9.0 HSL119-

EM03

11.0

HSL220-EM03 5.5 13.0 HSL119-

EM04

16.0

HSL220-EM04 7.5 18.0 HSL119-

EM05

18.0

HSL220-EM05 11.0 24.0 HSL119-

EM11

80.0

HSL220-EM11

3 Chọn DC reactor

Theo khuyến cáo của nhà sản xuất thì cuộn kháng DC được yêu

cầu cho biến tần khi công suất lớn hơn 90kW Đối với biến tần nhỏ hơn 75kW, có thể dùng hoặc không.

II thiế t bị bảo vệ biến tần

Dựa vào bảng thông số dưới đây ta có thể lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp với khuyến cáo của nhà sản xuất là lựa chọn thiết bị bảo vệ

có dòng điện định mức là:63A

1 Chọn contactor : dùng để đóng ngắt từ xa các mạch điện và bảo vệ lưới

điện.

Với yêu cầu bảo vệ biến tần và động cơ có dòng điện định mức 35A ta lựa

chọn contactor sao cho phù hợp và có thể bảo vệ cũng như chịu được dòng điện trên

Từ các yêu cầu trên nhóm chọn contactor 3RT1035-1AP00 của siemen.

2.Chọn MCCB: MCCB là thiết bị đóng ngắt mạch điện, bảo vệ quá tải và ngắn mạch.

Theo khuyến cáo của nhà sản xuất ta nên lựa chọn MCCB có dòng điện tối đa là:63A là phù hợp nhất để bảo vệ biến tần và động cơ.

Nhóm chọn được MCCB có tên là 3RV1041-4JA10 của hãng siemen

Thông số kĩ thuật:

MCCB 3RV1041-4JA10: 3PHA kiểu từ nhiệt: bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ quá

tải khi xảy ra sự cố trong mạch

• Chịu được dòng khởi động của động cơ: 63A

3. Chọn cáp:

Dựa vào yêu cầu kĩ thuật mà nhà sản xuất khuyên dùng nhóm lựa chọn cáp:

Từ những thông số mà nhà sản xuất cung cấp ta có thể lựa chọn cáp điện như sau:

a Cáp động lực: dùng để truyền tải, phân phối điện trong công nghiệp

ta chọn cáp CVV 3 lõi- 300/500 V: TCVN 6610-4 của cadivi

Cáp nối 3 pha 380V và cáp nối đất (5.5mm 2 )

Loại: Cáp điện 3 lõi CVV (không ép chặt) của CADIVI

b Cable mạch điều khiển: Chọn Cáp DVV 1 lõi của CADIVI,

5 Đèn báo

III Thiết bị bảo vệ mạch điều khiển.

Mạch điều khiển mà chúng ta dùng hoạt động ở điện áp 1 pha

Vì vậy các thiết bị bảo vệ trên không thể bảo vệ được mạch điều khiển Với điện áp vào là 220V theo tính toán ta lựa chọn các thiết bị bảo vệ có các thông số kĩ thuật phù hợp như dòng điện định mức, điện áp định mức…

Từ những yêu cầu trên Nhóm chọn thiết bị bảo vệ sau.

1 Chon cầu chì 1 pha là một thiết bị bảo vệ mạch điện sử dụng nhằm

phòng tránh các hiện tưởng quá tải trên đường dây gây cháy, nổ.

Cầu chì 1 pha : 5SB 231 của hãng siemen

Dòng điện định mức: 6AĐiện áp vào : 220VKhi có dòng ngắn mạch qua cầu chì thì phải ngắt tức thì và khi

có dòng quá tải qua mạch cầu chì thì duy trì một thời gian mới ngắt

Hình ảnh

Thông số kĩ thuật:

1 Chọn MCB 1 pha

MCB dùng để đóng ngắt mạch điều khiển 1 pha Bảo vệ, đóng cắt mạch điều khiển Dùng để bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển

2 RELAY

Catalog:

3 Power supply 24VDC:

Chọn bộ nguồn SITOP của Siemens

Mã số: 6EP1331-2BA10

Điện áp vào: 120V-230VNgõ ra tần số: 50/60hz

Catalog kèm theo:

Thông số kĩ thuật:

Hình ảnh

1 MẠCH ĐỘNG LỰC

2 THUYẾT MINH MẠCH ĐỘNG LỰC

a Các phần tử có trong mạch

- Một MCCB 3 pha có bảo vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch

- Một contactor 3 pha phối hợp với MCCB

- 3 tiếp điểm chính của contactor K1

- Động cơ tải quạt VIHEM

- Bộ nguồn 24VDC của SITOP (Siemens) cung cấp nguồn 24V cho cảm biến

-b Thuyết minh.

- Khi nhấn Start thì sẽ đóng contactor ở mạch K1 (Xem phần mạch điều khiển), Khi đó điện sẽ được cấp vào biến tần và biến tấn ở trạng thái Stand - by Đèn báo ON ở mạch điều khiển cũng sáng.

- Khi đèn báo ON sáng thì nhấn nút RUN để bắt đầu cho động cơ chạy thuận Lúc này động cơ bắt đầu tăng tốc Tần số động cơ sẽ tăng đến 50Hz sau 10s

- Khi động cơ đã bắt đầu chạy thì chế độ PID của biến tần sẽ chưa được bật ngay và sẽ được bật sau một khoảng thời gian là 10s Vì để trạng thái sau PID

ổn định thì trạng thái đầu của hệ thống phải ổn định Vì thế điều khiển PID sẽ tránh thời gian khởi động.

- Cứ thế quy trình cứ thế diễn ra và nhiệt độ phòng sẽ ổn định quanh giá trị nhiệt độ đặt

- Khi có sự cố biến tần tạm dừng vì một sự cố nào đấy mà biến tần có thể tự sửa được thì nó sẽ tự động khởi động lại (Chức năng tự khởi động không được bật khi biến tần Stand-by) Xem phần cài đặt auto-restart.

- Khi có sự cố gián đoạn nguồn cung cấp do biến tần trong thời gian rất bé thì biến tần sẽ tự động bắt tốc độ động cơ tại thời điểm có nguồn lại và cho động

cơ tăng tốc từ tốc độ đó.

- Khi nhấn phím STOP để dừng quạt thì mạch điều khiển mất điện, biến tần mất điện, động cơ dừng tự do.

c Chế độ bảo vệ.

- Bảo vệ nối đất: Vỏ động cơ được nối đất, Biến tần cũng được nối đất

- Bảo vệ quá tải:

- Quá tải động cơ: Khi có sự cố quá tải động cơ biến tần sẽ bảo vệ ngắt nguồn động cơ và báo lỗi quá tải lên biến tần.

o Quá tải biến tần: Khi giá trị dòng lớn quá thì cần có MCCB bảo vệ

Ở đây nhà sản xuất quy định là In của MCCB là 60A

o MCCB này có chức năng bảo vệ ngắn mạch

PHẦN 5: THUYẾT MINH VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

1 MẠCH ĐIỀU KHIỂN:

- 5 đèn báo trạng thái ON - OFF – RUN - Sự cố

- 3 tiếp điểm nội biến tần TA-TB-TC

b Thuyết minh

- Ban đầu khi chưa cấp điện cho mạch điều khiển thì chỉ có đèn OFF sáng

- Khi nhấn S0 thì sẽ cấp điện cho cuộn hút K1 đóng 3 tiếp điểm chính K1 ở mạch động lực (Xem phần mạch động lực), đồng thời đóng tiếp điểm K1 43-

44 tự giữ Đồng thời, tiếp điểm thường đóng K1 21-22 mở ra, đèn OFF tắt Tiếp điểm thưởng mở K1 13-14 đóng lại, đèn ON sáng Tuy nhiên biến tần đang ở trạng thái stand-by và quạt chưa quay

- Khi nhấn nút RUN (S1) thì thì cuộn hút relay K2 có điện Tiếp điểm thường

mở K2 13-14 đóng lại, duy trì dòng điện vào cuộn hút Tiếp điểm K2 43-44 đóng, đèn RUN sáng

- Trong trường hợp biến tần bị lỗi thì cặp tiếp điểm nội trong biến tần thay đổi trạng thái

o (TA-TC) ON

o (TB-TC) OFF Khi đó đèn báo Run và cuộn hút K2 mất điện.

Đèn báo sự số Đ7 sẽ sáng

- Khi sự cố nhất thời được tự sửa chữa, Động cơ sẽ được tự động khởi động lại Nếu khởi động lại bình thường thì quạt sẽ tăng dần tốc độ lên trong khoảng 25-50Hz Khi đó đèn Run lại sáng lại.

- Khi nhấn Stop (S2) thì toàn bộ mạch điều khiển phía dưới mất điện, các tiếp điểm động lực của K1 nhả ra, ngắt nguồn vào biến tần.

- Khi thả nút nhấn Stop ra thì mạch điều khiển không tự có điện trở lại và đèn OFF lúc này sẽ sáng

c Các chế độ bảo vệ

- Bảo vệ “0”: Khi mạch điều khiển mất điện, nếu không nhấn ON thì nó không

tự có điện trở lại

- Bảo vệ quá tải:

o MCB sẽ ngắt mạch điều khiển khi quá tải, dòng 6A

- Bảo vệ ngắn mạch

o Cầu chỳ một pha bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển

PHẦN 6: THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN

TỦ ĐIỆN:

Phần 7: cài đặt

Biến tần dùng để điều khiển và bảo vệ động cơ

Việc cài đặt các thông số để điều khiển động cơ hoạt động theo

Động cơ hoạt động liên tục, tự khởi động lại khi mất điện và có điện lại.

Nhận tín hiệu phản hồi từ cảm biến để điều chỉnh tốc độ quạt gióNgoài ra con các chức năng bảo vệ,chiều quay…

Từ những yêu cầu trên nhóm cài dặt biến tần theo các bước và thông số như sau(file cài đặt đính kèm)