Báo Cáo Bài Tập Lớn Tìm Hiểu Khởi Động Mềm.pdf

Tác dụng của soft starter – khởi động mềm : Một trong những công dụng lớn nhất của phương pháp khởi động aoft starter là khả năng để điều chỉnh mô men một cách rất chính xác khi cần thiS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

Tìm hiểu khởi động mềm

Sinh viên thực hiện:

Giảng viên hướng dẫn:

Bộ môn: Điều khiển tự động

1

Chữ ký của GVHD

Mục lực

Phần 1: Tìm hiểu về khởi động mềm: 3

1 Giới thiệu chung về khởi động mềm 3

2 Khảo sát một số hãng khởi động mềm 3

3 Đặc điểm của khởi động mềm 4

4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của khởi động mềm 4

a) Cấu tạo 4

b) Nguyên lý hoạt động 6

5 Ứng dụng 7

a) Điều khiển máy bơm 7

b) Điều khiển quạt 8

c) Điều khiển nén khí 9

Điều khiển băng tải 10

Phần 2: Khảo sát khởi động mềm hãng ABB, tìm hiểu bộ khởi động mềm ABB PSTX1250 11 1 Khởi động mềm ABB 11

a Đặc tính, thông số cơ bản của khởi động mềm ABB. 11 b Ứng dụng của khởi động mềm ABB 11

c Phân loại khởi động mềm ABB 11

d Ưu điểm 11

2 PSTX1250 ABB 12

Phần 1: Tìm hiểu về khởi động mềm:

1 Giới thiệu chung về khởi động mềm

Khởi động mềm hay còn được gọi là Soft Starter là thiSt bi được sU dụng rộng rãi với mục đích để hV trợ quá trình khởi động của động cơ điện AC Soft staerter còn giúp bảo

vệ động cơ trung bình và lớn khYi bi hư hại do dòng điện lớn đột ngột khi khởi động, tránh làm sụt áp hệ thống lưới điện bZng cách tăng dần điện áp cấp vào động cơ từ một mức điện áp đinh trước lên đSn điện áp đinh mức

Tác dụng của soft starter – khởi động mềm :

Một trong những công dụng lớn nhất của phương pháp khởi động aoft starter là khả năng để điều chỉnh mô men một cách rất chính xác khi cần thiSt cho dù ứng dụng là tải hay không Khởi động mềm giúp làm giảm đi những ảnh hưởng nhiều cho các thiSt bi máy móc, từ đó giúp cho chi phí bảo trì được giảm một cách đáng kể

Ngoài ra một công dụng khá nổi bật của bộ soft starter là chức năng dừng mềm, chức năng này thực sự là hữu ích khi dừng bơm, nơi mà xảy ra các hiện tượng búa nước khi dừng trực tiSp

4

như trong khởi động sao, khởi động tam giác và khởi động trực tiSp

2 Khảo sát một số hãng khởi động mềm.

o Hãng LS

Hiện LS đã cung cấp các dòng khởi động mềm cho thị trường như: Khởi động mềm LHVS LS, khởi động mềm LSFS LS

o Hãng ABB

Khởi động mềm ABB hiện nay có nhiều series như: PSS ABB; PSE ABB; PSR ABB; PST ABB; PSTX ABB Mỗi series đều có những sản phẩm khác nhau, với tính năng và đặc điểm hoàn toàn khác nhau từ điện áp cho đến dòng điện…

o Hãng Altistart Schneider

Hãng Siemens.

3 Đặc điểm của khởi động mềm.

Đối với khởi động mềm có một số đặc điểm lưu ý như sau: Dừng tự do theo quán tính, nSu nguồn điện cấp vào bi ngắt trực tiSp, các động cơ sẽ chạy theo quá tính trước khi dừng hẳn trong một khoảng thời gian xác đinh Tuy nhiên, đối với một số thiSt bi động cơ nhY thì thời gian quán tính

có thể rất ngắn, nên xảy ra các trường hợp dừng tải điện đột ngột phá hủy về cơ, do đó, nên phòng tránh các trường hợp đó

Dừng mềm, có nghĩa là nhờ chức năng dừng mềm mà điện

áp động cơ được giảm từ từ trong khoảng từ 1 - 20 giây, còn tuỳ thuộc vào yêu cầu sU dụng

TiSt kiệm năng lượng khi non tải, nSu động cơ điện vận hành không tải hay non tải, trong trường hợp này khởi động mềm giúp tiSt kiệm điện năng nhờ giảm điện áp động cơ, việc giảm điện áp do đó làm giảm dòng điện

4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của khởi động mềm.

a) Cấu tạo

Về phần cấu tạo, khởi động mềm bao gồm các bộ phận được thiSt lập như sau:

Đầu tiên, đó là bộ phận điều khiển, tùy theo từng loại sẽ khác nhau đôi chút, nhưng bao gồm các nhóm chính như màn hình

và bàn phím hoặc điều khiển bZng vít hay được cài đặt bZng vặn biSn trở Công dụng mang lại là điều khiển số hoặc cơ khí, các ngõ ra chức năng rờle báo trạng thái, điều khiển bảo vệ chống quá nhiệt, quá tải, các cổng kSt nối truyền thông Modbus, Profibus, điều khiển thời gian khởi động bZng biSn trở hoặc bZng màn hình

6

Thứ hai đó là Thyristor hay SCR (Silicon controler rectifier) dùng

để điều khiển, đóng ngắt dòng điện

Thứ ba là bộ phận tản nhiệt và quạt làm mát

Thứ tư là bộ phận contactor Bypass, tùy vào từng loại khởi động mềm khác nhau mà bộ phận này có sẵn hoặc không có sẵn

Và cuối cùng là lớp vY ngoài bảo vệ, cũng tùy loại theo các tiêu chuun bảo vệ do môi trường sU dụng

b) Nguyên lý hoạt động.

Cấu tạo của khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor (SCR) đấu song song ngược v trạng thái ngắt điện, thyristor ngăn không cho dòng điện chạy qua, khi ở trạng thái mở thì thyristo mở dần góc kích (góc mở của các van bán dwn) cho phép dòng điện chạy qua một cách từ từ, động cơ bắt đầu khởi động và tăng tốc dần lên

Điện áp được điều khiển bZng cách điều khiển góc mở của van Khi van mở hoàn toàn, điện áp đạt đSn giá tri điện áp đinh mức

và lúc đó động cơ sẽ đạt đSn tốc độ tối đa cho phép Vì mô-men động cơ tỉ lệ với bình phương của điện áp, còn dòng điện tỉ lệ với điện áp, mô-men gia tốc, chính vì vậy dòng điện khởi động

được hạn chS thông qua điều chỉnh tri số hiệu dụng của điện áp

Khi động cơ đạt đSn tốc độ đinh mức, contactor bypass trong khởi động mềm được đóng lại, hệ thống tự động bypass qua điện lưới mà không qua bộ thyristor

Nguyên lý hoạt động của khởi động mềm

5 Ứng dụng

a) Điều khiển máy bơm

8

Loại bỏ xung nước với điều khiển mô-men xoắn :

Xung nước là một vấn đề phổ biSn với máy bơm Nó thường dwn đSn nhiều hao mòn trên đường ống và van khidừng bơm Khởi động mềm ABB có tính năng điều khiển mô-men xoắn dừng lại

để loại bY xung nước và kéo dài tuổi thọ của hệ thống,đồng thời giảm thời gian ngừng hoạt động của bơm

Giữ đường ống và máy bơm sạch sẽ:

Máy bơm có nguy cơ bi tắc theo thời gian Điều này sẽ làm giảm lưu lượng và tăng nguy cơ thiệt hại cho máy bơm Nhờ vào tính năng đảo ngược hướng của dòng chảy và bắt đầu lại với chS độ kick-start ,khởi động mềm ABB có thể giúp ngăn ngừa và giải quySt tắc nghẽn của bơm

Tránh chạy khô với bảo vệ non tải:

Thiệt hại do máy bơm chạy khô có thể tránh được với tính năng bảo vệ non tải của khởi động mềm Nó dừng động cơ khi phát hiện chạy non tải giúp tiSt kiệm và tránh mài mòn phớt để kéo dài tuổi thọ của nó

b)Điều khiển quạt

Khởi động mềm điều chỉnh theo ứng dụng:

Quạt thường có quán tính cao trong một khoảnh khắc, điều này làm cho việc khởi động khó khăn với dòng điện cao NSu sU dụng khởi động mềm ABB, điện áp tăng dần trong khi khởi động, nó làm giảm dòng khởi động và loại bY xung áp Có thể điều chỉnh các thiSt lập để phù hợp với hầu hSt mọi điều kiện khởi động, từ không tải đSn đầy tải

Dừng nhanh với hãm động năng:

Có thể mất một thời gian dài để dừng quạt Hãm động năng được tích hợp giúp giảm thời gian dừng Điều này cải thiện an toàn quá trình dừng quạt tại thời điểm có quán tính lớn, thuận tiện cho người vận hành

Tránh các chuyển động không mong muốn với phanh đứng:

Một chiSc quạt tự do có thể đang quay ngược do gió hoặc luồng không khí từ một quạt khác có thể được giữ yên bZng cách sU

10

dụng phanh đứng yên Nó ngăn chặn luồng không khí không mong muốn và cải thiện sự kiểm soát của hệ thống mà không cần phanh cơ bên ngoài

c) Điều khiển nén khí.

d)Điều khiển băng tải

Phần 2: Khảo sát khởi động mềm hãng ABB, tìm hiểu bộ khởi động mềm ABB PSTX1250

1 Khởi động mềm ABB.

a Đặc tính, thông số cơ bản của khởi động mềm ABB.

Nhà sản xuất: ABB

Khởi động mềm với khoảng điều chỉnh Start ram: 1…10S Stop Ram: 0…20S

Thực hiện 10 lần khởi động/giờ và 20 lần khởi động/giờ nSu có quạt làm mát

Có thể gắn trên DIN rail hoặc lắp trên các bảng điện bZng vít

Điện áp hoạt động 208 – 600V, cấp bảo vệ IP20

b Ứng dụng của khởi động mềm ABB.

Khởi động mềm ABB (soft starter) được dùng rất nhiều trong các nhà máy và xí nghiệp Với mục đích giúp động cơ công suất lớn được khởi động một cách êm ái, tránh những thay đổi đột ngột ảnh hưởng lưới điện, cũng như hệ thống cơ khí

Khởi động mềm ABB bảo vệ động cơ hoàn toàn cung cấp bảo

vệ động cơ hoàn toàn trong chỉ có một đơn vi và có thể xU lý cả hai tải và mạng không đều PT-100, lVi đất Bảo vệ và bảo vệ quá / dưới điện áp cùng với nhiều chức năng khác giữ cho bạn động cơ an toàn hơn bao giờ hSt

c Phân loại khởi động mềm ABB.

Khởi động mềm ABB hiện nay có nhiều series như: PSS ABB; PSE ABB; PSR ABB; PST ABB; PSTX ABB MVi series đều có

12

những sản phum khác nhau, với tính năng và đặc điểm hoàn toàn khác nhau từ điện áp cho đSn dòng điện…

d Ưu điểm.

Hiện nay ứng dụng nổi bật của khởi động mềm ABB được sU dụng trong việc kiểm soát hoàn toàn máy bơm

Thời gian để sU dụng quy trình của bạn đầy đủ tiềm năng PSTX

có nhiều ứng dụng tính năng tăng cường tion, bao gồm mô-men xoắn kiểm soát: cách hiệu quả nhất để bắt đầu và dừng bơm Tính năng làm sạch máy bơm có thể đảo ngược lưu lượng bơm

và làm sạch đường ống, đảm bảo thời gian hoạt động của hệ thống bơm của bạn

Bên cạnh đó với những tính năng điều khiển vòng quay cũng có thể ứng dụng trong băng tải và cần cuu, cung cấp khả năng đinh vi, cho phép bạn kiểm soát quá trình hoạt động chính xác

2 PSTX1250 ABB

PSTX kSt hợp nhiều năm nghiên cứu và phát triển sản phum với kiSn thức sâu rộng về các yêu cầu và nhu cầu cụ thể của ứng dụng

Đây là tiSn bộ mới nhất của chúng tôi trong việc kiểm soát và bảo vệ động cơ và thêm chức năng mới và tăng độ tin cậy

Loại khởi động mềm Từ PSTX30 đến PSTX1250

Điện áp hoạt động định mức Ue 208 600 V, 208 690V +10% / -15%, 50/60Hz ±5% Điện áp điều khiển định mức Us 100 250 V +10% / -15%, 50/60Hz ±5% Điện áp định mức mạch điều khiển Uc 24 V DC nội bộ hoặc nguồn cấp bên ngoài Công suất khởi động tại Ie 4 x Ie trong 10 sec

Số lần khởi động trong 1 giờ

10 lần đối với PSTX30 đến PSTX370

6 lần đối với PSTX470 đến PSTX1250 Khả năng

Nhiệt độ môi

trường

Trong quá trình sử dụng -25…+60 °C (-13 +140 F)

Trong quá trình lưu trữ -40…+70 °C (-40 +158 F)

Mức độ bảo

vệ

-Nguồn và mạch điều khiển IP20

Mạch điện

chính

Hệ thống làm mát —quạt

Màn hình cài

đặt

Màn hình hiển thị LCD, đồ thị

Ngôn ngữ

Ả Rập, Trung Quốc, Séc, Hà Lan, Anh, Phần Lan, Pháp, Đức, Hy Lạp, Indonesian,

Ý, Polish, Bồ Đào Nha, Nga, Tây Ban Nha, Thụy Điển Và Thổ Nhĩ Kỳ

Bàn phím 2 phím lựa chọn và 4 phím điều hướng, phímstart, phím stop,

Phím Info, Phím Remote/local

Rơ le tín

hiệu Số lượng rơ le tín hiệu 3 mỗi rơ le đều có thể cài đặt Không làm gì, báo chạy, Báo Đóng khởi Bypass, Báo lỗi

14

K2 Mặc định là Báo chạy

Điện áp hoạt động định

Dòng nhiệt định mức Ith 5 A

Dòng điện hoạt động định

lức Ie tại AC-15 (Ue = 250

Đầu ra

tương tự

(Analog

output)

Tham chiếu tín hiệu ra 0-10V, 0-10mA, 0-20mA, 4 20 mA

Loại tín hiệu ra

Dòng điện (A), Điện áp (V), Công suất (kW), Công suất (HP), Công suất phản

kháng (kVAr), Điện năng tổn hao (kVArh), Điện năng sử dụng (kWh)

cos phi, Nhiệt độ động cơ (%), Nhiệt độ thyristor (%), Điện áp động cơ (%), tần số (Hz), nhiệt độ PT100 (C), điện trở PTC (Ohm)

3 (start, stop)

Mạch điều

khiển

Số đầu vào

Số đầu vào bổ sung thêm

3 (mỗi đầu vào có thể được lập trình thành: Không, Đặt lại, Bật, Chạy xuôi chậm (Jog), Chạy ngược chậm (Jog), Làm nóng động cơ, Phanh đứng, Bắt đầu đảo chiều, Bảo vệ người dùng, Chế độ khẩn cấp (hoạt động cao), Chế độ khẩn cấp (hoạt động thấp),

Ngắt kết nối Fieldbus, Start 1, Start 2, Start 3, Chuyển sang điều khiển từ xa hoặc nhả phanh)

Bàn phím

ngoài

Bàn phín có thể tháo rồi có

Nhiệt độ

môi trường

Trong quá trình sử dụng -25…+60 °C (-13 +140 F) Trong quá

trình bảo quản -40…+70 °C (-40 +158 F)

Đèn led chỉ

thị

Bảo vệ Bảo vệ quá tải điện tử, EOL Có (cho dòng 10A, 10, 20, 30)

Quá tải kép (bảo vệ riêng

cho quá trình khởi động và

Kết nối can nhiệt PT-100 Có

Bảo vệ mất cân bằng dòng

Bảo vệ hệ số công suất

Bảo vệ điện áp thấp Có

Bảo vệ mất cân bằng điện

Bảo vệ Khởi Bypass không

Bảo vệ người sử dụng Có

Bảo vệ dòng điện đạt giới Có

16

hạn quá lâu

Bảo vệ lỗi màn hình cài đặt Có

Bảo vệ lỗi đầu vào/ra mở

Số lần khởi động tối đa

Bảo vệ thời gian khởi động

Kết nối

Fieldbus

Kết nối với ABB

Tích hợp sẵn modbus RTU Có

Mất cân bằng dòng điện Có Mất cân bằng điện áp Có Quá tải Thyristor (SCR) Có Thời gian tác động của bộ

bảo vệ quá tải điện tử Có Ngắn mạch (trong chế độ

Hệ số công suất thấp Có

THD(U)- Điện áp bị méo do

Giới hạn thời gian hoạt

Mất pha (ở chế độ nghỉ) Có

Cảnh báo bảo vệ quá tải

Chức năng

chạy và

dừng

Khởi động mềm với dốc

Dừng mềm với dốc điện áp Có

Khởi động mềm với điều

Dừng mềm với điều khiển

Khởi động với đầy đủ điện

Khởi động theo trình tự Có , Cài đặt 3 chế độ khác nhau

Giới hạn dòng điện kép Có

Đường dốc giới hạn dòng

Chức năng trước khi khởi

Chạy không tải với tốc độ

chậm, xuôi hoặc ngược Có, 3 cấp tốc độ

Khởi động ngược

Phát hiện lỗi

18

Điện áp điều khiển thấp Có

Lỗi sử dụng (VD: dùng chế

độ Limp khi đấu tam giác

với khởi bên ngoài )

Có

Phát hiện lỗi

bên trong

Hở mạch do Thyristor hoặc

Quá nhiệt bộ tản nhiệt Có

Đầu vào

PTC

Chức năng

Tự động khởi động lại Có

Mật mã cho bàn phím cài

Thời gian làm mát quá tải

Đến thời gian hoạt động

Tự động phát hiện thứ tự

Làm nóng động cơ Có

Phát hiện độ trễ điện áp Có

Chế độ Limp, điều khiển

động cơ bằng 2 pha khi

một thyristor bị đánh thủng Có

Ưu điểm.

Hiện nay ứng dụng nổi bật của khởi động mềm ABB được sU dụng trong việc kiểm soát hoàn toàn máy bơm

Thời gian để sU dụng quy trình của bạn đầy đủ tiềm năng PSTX

có nhiều ứng dụng tính năng tăng cường tion, bao gồm mô-men xoắn kiểm soát: cách hiệu quả nhất để bắt đầu và dừng bơm Tính năng làm sạch máy bơm có thể đảo ngược lưu lượng bơm

và làm sạch đường ống, đảm bảo thời gian hoạt động của hệ thống bơm của bạn

Bên cạnh đó với những tính năng điều khiển vòng quay cũng có thể ứng dụng trong băng tải và cần cuu, cung cấp khả năng đinh vi, cho phép bạn kiểm soát quá trình hoạt động chính xác

20