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
Giảng viên hướng dẫn : Th.S Phạm Duy Khánh Sinh viên thực : Nguyễn Hà Bảo PH40589 Bùi Thị Ngọc Lệ PH30871 Đồn Văn Ngọc PH40273 Phùng Đình Thanh PH45647 Năm 2023 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Tìm hiểu sơ truyền động điện CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Mục đích đề tài 2.2 Phương pháp thực đề tài 2.3 Sơ đồ khối 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 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điện vào hầu hết ngành kinh tế quốc dân Trong hầu hết nhà máy, xí nghiệp sử dụng động để truyền động, hay dùng thiết bị dân dụng Do đó, việc sử dụng, vận hành loại động vào lĩnh vực kinh tế vô quan trọng Với mục đích nâng cao hiệu quả, suất lao động, hạn chế sử dụng sức người lao động đặc biệt ngành công nghiệp then chốt Hiện cơng nghiệp có nhiều loại động Tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng, đặc tính mà loại động áp dụng giới hạn riêng Động điện không đồng sử dụng phổ biến rộng rãi hầu hết lĩnh vực đời sống sản xuất ưu điểm vượt trội so với loại động khác Tuy nhiên, hạn chế loại động dòng điện khởi động lớn làm ảnh hưởng đến thiết bị lưới điện Vỳ vậy, em muốn tìm hiểu thiết kế phương án khởi động cho động không đồng đảm bảo tiêu chí đơn giản, dễ lắp đặt, sửa chữa Đó lí em chọn đề tài “ Thiết kế tủ điều khiển sử dụng phương pháp – tam giác ” Trong trình thực đề tài, chúng em nhận giúp đỡ tận tình Thầy Phạm Duy Khánh bạn lớp, nhóm chúng em xin cảm ơn giúp đỡ bạn giúp nhóm em hoàn thành đề tài thời hạn Chúng em xin chân thành cảm ơn !!! CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Tìm hiểu sơ truyền động điện Truyền động điện (cũng có tên điều khiển động điện), nhánh nhóm chun mơn điện tử cơng suất điều khiển tự động Có cách định nghĩa truyền động điện: Hệ truyền động điện tổ hợp nhiều thiết bị phần tử điện-cơ dùng để biến đổi điện thành (và ngược lại) cung cấp cho cấu công tác máy sản xuất, đồng thời điều khiển dịng lượng tuỳ theo u cầu cơng nghệ máy sản xuất Hệ truyền động điện tập hợp thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện tử, phục vụ cho việc biến đổi lượng điện-cơ gia cơng truyền tín hiệu thơng tin để điều khiển q trình biến đổi lượng 1.1 Cấu trúc chung hệ truyền động điện 1.1.1 Phần lực Là biến đổi động truyền động a Bộ biến đổi thường dùng biến đổi máy điện (máy phát chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại), biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bão hòa), biến đổi điện tử (chỉnh lưu thyristor, điều áp chiều, biến tần transistor, thyristor) b Động điện: động chiều, xoay chiều đồng bộ, không đồng loại động điện đặc biệt khác, v.v 1.1.2 Phần điều khiển Có nhiệm vụ điều khiển biến đổi BBĐ, động điện Đ, cấu truyền lực TL cấu sản xuất CCSX, bao gồm cấu đo lường, điều chỉnh tham số cơng nghệ, khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt có tiếp điểm (rơle, cơng tắc tơ) hay khơng có tiếp điểm (điện tử, bán dẫn) CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ THIẾT KẾ Các phương án lựa chọn Mạch khởi động tam giác (khởi động tam giác) phương pháp phổ biến để khởi động ba pha có cơng suất lớn Mạch giúp giảm tốc độ khởi động dòng, giảm căng thẳng tăng hệ thống điện Mạch khởi động dùng nút nhấn ON, OFF Có nguyên lý tương đối dễ dàng, Nhưng trình thực phát sinh sai sót điều khiển tay Hình 2a Mạch khởi động điều khiển tay Mạch khởi động tam giác dùng Timer Mạch khởi động dùng cặp nút ON/OFF, có thêm timer để chuyener mạch tự động, thời gian chuyển mạch phụ thuộc vào thời gian động bắt đầu tăng tốc tải Hình 2b Mạch khởi động dùng Timer Mạch khởi động tối ưu Mạch khởi động tối ưu giúp khắc phục nhược điểm mạch khởi động tam giác động chuyển sang chế độ tam giác, Timer tiếp tục cấp điện Điều dẫn đền lãng phí điện tuổi thọ Timer Để giải vần đề này, người ta thường mắc tiếp điểm thường hở K song song với tiếp điểm thường hở T Bên cạnh đó, Timer mắc nói tiếp với tiếp điểm thường đóng K1 đề contactor K1 đóng kéo theo Timer bị ngắt điện Hình 2c Mạch khởi động tối ưu Mạch khởi động tam giác PLC Mạch khởi động tam giác PLC có hiệu cao mạch Tuy nhiên, giá thành PLC cao dẫn đến phí toàn mạch bị thay đổi Ngoài ra, mạch phức tạp, đòi hỏi phải nắm rõ kỹ thuật đầu Hình 2d Khởi động tam giác PLC Dựa theo kiến thức học điều kiện kinh tế nhóm em lựa chọn phương pháp Khởi động mạch tam giác sử dụng Timer 2.1 Mục đích đề tài Nhằm tìm hiểu sâu sở lý thuyết nắm bắt đợc phương pháp vận hành thực tế mạch điều khiển động mạch khởi động động đổi nối tam giác 2.2 Phương pháp thực đề tài Tham khảo tài liệu, nghiên cứu thực tế kết hợp với vốn kiến thức học để vận hành kiểm tra thử nghiệm đem đến kết xác thực thiết bị diện công nghiệp mạch khởi động động đổi nối - tam giác 2.3 Sơ đồ khối KHỐI NGUỒN KHỐI ĐIỀU KHIẾN Hình 2.3 sơ đồ khối KHỐI TẢI 2.4 Sơ đồ nguyên lý 10 Phân tích hoạt động sơ đồ: Khi contactor K K1 đóng động chạy chế độ Khi contactor K K2 đóng động chạy chế độ tam giác Do ta thiết kế mạch điều khiển theo nguyên lý sau: Khi nhấn nút ON K13-14, mạch điều khiển contactor K K1 đóng Chế độ thiết lập Đến tốc độ động đạt đến khoảng 75% tốc độ định mức ngắt contactor K1 đóng contactor K2 Động chuyển chế độ thường trực tam giác Quá trình chuyển mạch xảy nhanh Để đảm bảo hoạt động xác người ta thường sử dụng đếm thời gian (rơ le thời gian) để điều khiển trình Khoảng thời gian cài đặt trước Timer T Tiếp điểm T (55-56) mở khiến cho S (A1-A2) điện Tiếp điểm T (67-68) đóng lại cấp điện cho TG Contactor tam giác TG đóng lại Contactor S mở Mạch điện hoạt động chế độ tam giác Nhận xét đặc điểm sơ đồ: Ưu điểm mạch tam giác: • Giá thành thấp, dễ đấu nối nên mach tam giac sử dụng rộng rãi giới kỹ thuật cơng nghiệp • Mạch tam giác giống khởi động khởi động mềm, biến áp… hoạt động khơng giới hạn số lần • So với tủ điện cách khởi động khác, tủ điện cho mạch tam giác nhỏ đỡ tốn diện tích • Khởi động phương pháp tam giác giúp giảm dòng khởi động xuống lần so với dòng định mức 11 Nhìn hình thấy có contactor theo thứ tự contactor sao, contactor tam giác contactor Bật aptomat, nhấn nút contactor contactor đóng tiếp điểm, động khởi động chế độ thời gian T theo setup timer Lúc thấy, dòng điện từ pha lửa chạy qua contactor (contactor đầu tiên) qua U1, V1, W1 đầu vào cuộn dây động cơ, đầu W2, U2, V2 nối chụm lại nhờ contactor đóng tiếp điểm 12 Sau khoảng thời gian định contactor (số 2) nhả contactor tam giác (số 3) đóng lại cho động chạy chế độ tam giác, để hoạt động với cơng suất Nhược điểm mạch tam giác: Đây phương pháp khởi động động cơ bản, nên hiệu khơng ưu việt hồn tồn cách khởi động biến tần Nó gây tượng dòng điện bị gián đoạn vào khoảnh khắc chuyển đổi từ sang tam giác Các tín hiệu xung quang bị ảnh hưởng nhỏ Thậm chí gây tượng sụt giảm áp dòng điện bị thay đổi đột ngột Nhất lúc sử dụng mach tam giac để khởi động động tải nặng, không tương xứng với khả mạch tam giác Vì lựa chọn khởi động tam giac, cần ý: • Chỉ nên áp dụng mạch tam giác cho động ba pha đầu dây • Điện áp định mức động chế độ tam giác phải giống • Dù cách khởi động động rẻ, khơng nên lạm dụng 13 2.5 Tính chọn Từ sơ đồ nguyên lý, giải thích phần tử sơ đồ: 2.5.1 Contactor Hình 2.5.1a Contactor Cấu tạo: Contactor bao gồm phận chính: Nam châm điện: gồm có chi tiết: Cuộn dây dùng tạo lực hút nam châm Lõi sắt, lò xo tác dụng đẩy phần nắp trở vị trí ban đầu Hệ thống dập hồ quang: Khi chuyển mạch, hồ quang điện xuất làm tiếp điểm bị cháy mòn dần, cần hệ thống dập hồ quang Hệ thống tiếp điểm: gồm có tiếp điểm tiếp điểm phụ • Tiếp điểm chính: Có khả cho dịng điện lớn qua Tiếp điểm tiếp điểm thường hở đóng lại cấp nguồn vào mạch từ contactor tủ điện làm mạch từ hút lại • Tiếp điểm phụ: Có khả cho dòng điện qua tiếp điểm nhỏ 5A Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng thường mở Tiếp điểm thường đóng loại tiếp điểm trạng thái đóng (có liên lạc với hai tiếp điểm) cuộn dây nam châm contactor trạng thái nghỉ (không cung cấp điện) Tiếp điểm mở contactor trạng thái hoạt động Ngược lại tiếp điểm thường mở 14 Hình 2.5.1b contactor Chức Contactor công tắc điều khiển điện sử dụng để chuyển đổi mạch điện, tương tự relay ngoại trừ với mức dòng điện cao Contactor điều khiển mạch điện mang lượng thấp nhiều so với mạch điện mà 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 ta phải dựa vào thông số Uđm, P, Cosphi Iđm = Itt x Iccb = Iđm x Ict = (1.2 – 1.5) x Iđm Ta tính tốn ví dụ cụ thể sau: Tải động 3P, 380V, 3KW, tính tốn dịng định mức theo cơng thức sau: 15 Iđm = P / (1.73 x 380 x 0.85) hệ số cosphi 0.85 Ta tính : 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 pha có dịng lớn dịng tính tốn Có thể chọn Contactor pha LS (MC-9b), Contactor Mitsubishi (S-T10), Contactor Schneider (LC1D09) Chọn contactor cho động phải lưu ý đến điện áp cuộn hút tiếp điểm phụ 2.5.2 Aptomat Hình 2.5.2 Aptomat Cấu tạo: Aptomat (MCB hay MCCB) thường chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm hồ quang) ba tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang) Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp điểm phụ, sau tiếp điểm Khi cắt mạch ngược lại, tiếp điểm mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm hồ quang Như hồ quang cháy tiếp điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm 16 Chức Tự động ngắt điện phát dòng điện tăng cao đột ngột Bảo vệ dòng điện tránh trường hợp tải, vị ngắn mạch, sụt áp Ngăn chặn tình trạng rị điện xuống đất cân dòng điện mạch điện gia đình Cách chọn tính aptomat Để chọn aptomat phù hợp cho gia định bạn cần biết cách tính dịng điện sau: I= P/U Trong đó: • P: Cơng suất tiêu thụ thiết bị điện • U: Hiệu điện • I: Chỉ số chọn aptomat 2.5.3 Relay thời gian Hình 2.5.3a Timer Cấu tạo Trong mạch điều khiển tự động, người ta thường sử dụng hai loại rơ le thời gian ON Delay OFF Delay Ngoài cịn có rơ le thời gian 24h, thường sử dụng để bật, tắt thiết bị theo ngày đèn chiếu sáng hay máy bơm 17 + Cuộn dây rơ le thời gian: Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây relay thời gian ghi nhãn, thông thường 110V, 220V + Cấu tạo Timer gồm: mạch từ nam châm điện, mạch điện tử đếm thời gian, hệ thống tiếp điểm, vỏ bảo vệ, đế Timer Hình 2.5.3b Rơ le nhiệt Địn bẩy Tiếp điểm thường đóng (NC) 3 Tiếp điểm thường mở(NO) Vít chỉnh dịng điện tác động Thanh lưỡng kim Dây đốt nóng Cần gạt Nút phục hồi (Reset) Rơ le nhiệt có cấu tạo gồm tiếp điểm NC (tiếp điểm thường đóng) tiếp điểm NO (tiếp điểm thường mở) • Tiếp điểm NC: tải tiếp điểm NC mở, tiếp điểm NC mắc nối tiếp với mạch điều khiển (cuộn hút contactor) 18 • Tiếp điểm NO: tải tiếp điểm NO đóng, thường dùng để kết nối với đèn hay còi báo động có cố xảy 2.5.4 Relay nhiệt Hình 2.5.4a Rơ le nhiệt Địn bẩy Tiếp điểm thường đóng (NC) Tiếp điểm thường mở(NO) Vít chỉnh dịng điện tác động Thanh lưỡng kim Dây đốt nóng Cần gạt Nút phục hồi (Reset) Rơ le nhiệt có cấu tạo gồm tiếp điểm NC (tiếp điểm thường đóng) tiếp điểm NO (tiếp điểm thường mở) • Tiếp điểm NC: tải tiếp điểm NC mở, tiếp điểm NC mắc nối tiếp với mạch điều khiển (cuộn hút contactor) 19 • Tiếp điểm NO: tải tiếp điểm NO đóng, thường dùng để kết nối với đèn hay còi báo động có cố xảy Chức năng: Nhờ chênh lệch biến thiên nhiệt độ lưỡng kim - gồm miếng kim loại có cấu tạo vật chất khác nhau, nên mạch điện đóng ngắt tự động, thiết bị dùng điện ln bảo vệ an tồn cố Do đó, rơ le nhiệt dùng nhiều hầu hết hệ thống điện hộ gia đình, nhà máy, xưởng Ta thường chọn dải cài đặt dịng điện relay nhiệt (1,1 ÷ 1,3) I đm => Dòng điện định mức Relay nhiệt: IOL= (1,1 ÷ 1,3) Idm=1,2.22,34=26,81(A) Theo catalogue ta chọn Relay nhiệt có mã LRD32 có dịng định mức 18A, cụ thể sau: Theo catalogue ta chọn Relay nhiệt có mã LRD32 Hình 2.5.4b cách tính chọn rơ le nhiệt Lưu ý: Khi chọn Relay nhiệt cần phải xem xét kết nối khí có phù hợp với Contactor mà lựa chọn hay khơng 20 CHƯƠNG III: THI CÔNG SẢN PHẨM 3.1 Bảng vật tư, linh kiện Stt Tên thiết bị Thông số kĩ thuật Tủ điện 45x32x15 Số lượng Đèn báo pha Đỏ, vàng, xanh, 220VAC, phi 21 Relay thời gian Điện áp nguồn: AC220V 50Hz/60Hz Kiểu chỉnh thời gian: Chiết áp Thường đóng NC, có Nút nhấn stop đèn Nút nhấn start Thường mở NO, có đèn Nhãn nút nhấn Ghen ruột gà Dây thít 150mm 21 Hình ảnh 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 hoạt động linh kiện Tiến hành dùng đồng hồ vạn kiểm tra hoạt động vật tư, linh kiện Nếu tất hoạt động tốt chuyển sang bước Bước 2: Khoan tủ điện lắp ráp 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 contactor, timer, aptomat, cầu đấu vào tủ điện Bước 3: Tiến hành dây điện Hình 3.2.2b: Tiến hành nối dây 22 Dựa vào sơ đồ nguyên lý: Đầu tiên ta cấp dây từ actomat nút thường mở có cơng tác xong nối tiếp từ tiếp điểm thường mở lại vào tiếp điểm thường đóng nút nhấn Từ tiếp điểm thường đóng ta nối vào tiếp điểm A1 cuộn dây contactor K sau từ tiếp điểm A1 ta nối vào cuộn hút (chân 7) timer Bước 4: Tiếp theo từ chân ta nối sang tiếp điểm thường đóng timer (8/5) nối xuống cuộn hút contactor k vào tiếp điểm thường đóng contactor K2 Tiếp theo nối tiếp chân thường mở (8/6) timer nối xuống cuộn hút contactor K2 vào gộp vào tiếp điểm thường đóng K1 Bước 5: Kiểm tra chạy thử điều chỉnh: Hình 3.2.2c: Kiểm tra chạy thử 23 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 4.1 Kết luận Sau thời gian tìm tòi, nghiên cứu lựa chọn hướng dẫn tận tình thầy giáo, đến đề tài chúng em hồn thành Q trình nghiên cứu thi cơng, nhóm hồn thành nội dung đề tài nêu ra: “Thiết kế lắp rắp mạch khởi động – tam giác” Với cá nhân nhóm, sau thực xong đề tài có thêm nhiều kiến thức thiết kế, vẽ mạch, lắp ráp, kĩ làm việc nhóm kiến thức ứng dụng tầm quan trọng mạch tam giác sống sinh hoạt cơng nghiệp 4.2 Hạn chế Trong q trình thực hiện, nhóm chúng em gặp phải số vấn đề khó khăn như: Gặp khó khăn việc thiết kế mạch Khó khăn việc tìm kiếm lựa chọn linh kiện phù hợp với yêu cầu mục tiêu đề tài Gặp trục trặc việc lắp ráp nối dây Kinh phí đầu tư đề tài 4.3 Hướng phát triển Trong q trình thực đề tài nhóm nỗ lực tìm tịi học hỏi, song thời gian, kiến thức kinh tế có hạn nên đề tài nhiều hướng mở mà chúng em đưa để sau phát triển đề tài Sau nhóm có số hướng phát triển thêm để hồn thiện ứng dụng đề tài thực tế sau: Tối ưu hóa mạch tam giác cách sử dụng PLC 24 LỜI CẢM ƠN Trong trình tìm hiểu thiết kế thi cơng, nhóm em nhận nhiều giúp đỡ thầy Phạm Duy Khánh bạn lớp Nhờ đó, nhóm em hồn thiện ASSIGNMENT thi cơng mạch điện phịng ngủ hồn chỉnh Tuy nhiên, trình độ chun mơn có hạn tư liệu tham khảo không nhiều nên không tránh khỏi thiếu sót; mong nhận đóng góp thầy (cơ) bạn để nhóm em rút kinh nghiệm cho làm tốt đề tài Nhóm em xin chân thành cảm ơn!!! 25