Tiểu luận truyền Động Điện kỹ thuật Điều khiển và tự Động hóa

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN - Sơ đồ mạch điều khiển - Tên gọi, kí hiệu, chức năng của các linh kiện - Trình tự vận hành của mạch b Tìm hiểu một loại khởi động mềm của một hãng bất kỳ phù

Vee

TONG LIEN DOAN LAO DONG VIET NAM

TRUONG DAI HOC TON BUC THANG

KHOA DIEN - ĐIỆN TỬ

ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG TON DUC THANG UNIVERSITY

TIEU LUAN TRUYEN DONG DIEN

LỜI CÁM ƠN

Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc và lòng biết ơn chân thành nhất đến Thầy Nguyễn

Hoàng Nam, thầy đã tận tình chia sẻ những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và hướng dẫn

chúng em tận tình trong thời gian làm tiêu luận Những lời nhận xét, góp ý của thầy đã tạo nên những tiền đề, để chúng em có định hướng đúng đắn, nhìn ra được ưu khuyết điểm của bản

thân và có thể phân tích và giải quyết vấn đề một cách hợp lý nhất Nhờ đó mà chúng em đã hoan thành bài tiểu luận của mình được tốt hơn

Mặc dù đã cô gắng hết mình đề hoàn thành báo cáo môn học trong phạm vi, kha nang bản thân Tuy nhiên, chúng em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và sai lầm Em rất mong

nhận được sự cảm thông và chỉ bảo tận tình của thay

Xin chan thanh cam on thay!

Trang | 2

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

DANH MUC NOI DUNG 8.1 6 1.1 000/0 Ả HH 7 1.2 Tính toán thông số động cơ 5c tt 111111211 1111012121111 1 HH gà ngày 8

1.3 Chọn động cơ thực tế phủ hợp ccc 2c 1211121111211 1222221111111 811 1211101111111 811 11x ykg 11

1.4 Xây dựng mạch điều khiên động cơ không đồng bộ ba pha sử dụng nút nhân có chức năng

khởi động trực tiếp và đảo chiều động CƠ L1 112 112 TH 1111111211111 re 12

1.5 Nguyên lý hoạt động của mạch ¿L1 2c 2221121112211 121 1151111111551 511111111151 8111k ớt 14

1.6 Tên gọi, chức năng, kí hiệu các lĩnh kiện c2 222122211121 221 1111111251811 1x rrưey 15

0.0: 21 2.1 Chọn Sofstarter (khởi động mềm)) ¿1-21 SE 1 E1E 1 1211211111211 121111 1121 grrrg 21

PN ¡h0 01 1 23

2.3 Sơ đồ đầu dây - cc nh HH HH1 HH1 H11 na nàng 25

2.4 Trình tự hoạt động của mạch và khởi động TOM ooo cece cecssscsesssesesesesesesesesesescseseseseseseseeeees 26

®:›A4UœddẦTẦTẦỒẦỒỖỒỖỒẮỶẮỶỒẮĨẮỶẮẶ 27 3.1 Định nghĩa đầu vào và ra (Input/OufpuÙ s.- SE E 121212121112 tr ngeg 27

3.2.Sơ đồ đầu dây - c1 1n H111 H11 1t n1 1g gu 28

3.3.Churong trinh PLC ẻ.ằ.ằ.e- 29

3.4 Luu 46 gai thuate cece ccc ccccsccscssesecseesesscssesesensecsesssessvsssssevssesussusevssssssevsevsesaeeveeeeeses 30

r8 i00 11a HH 31

Trang | 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình I Code mô phỏng matlab - L1 2 22122211221 11121151 1111115115115 11 111115115 1111111 x re 7 Hình 2 Mô phỏng moment xoắn của động cơ so với moment tải - 5-52 cess eeteeees estes 8

Hình 3 Sơ đồ mạch một 07.8570 17 ccc cece ce ceeteecesecs sense cesses escesaeeeeesseentieeeenas 9

Hinh 4 Dong co ABB M2QA 80M4B ec cccccccceceeeeseeeesesseseseeseseesenecseeeeseenseseeseeenseneenaeets 11

Hình 5 Sơ đồ mạch điều khiển - 55: 22 tt t2 tt Hee 12

Hình 6 Sơ đồ mạch động lực - - L0 1212211111 11212150121 1111111115011 x15 11kg key 13

Hirth 0u ố 15 Hình 8 Kí hiệu của confaCfOT - 111111220111 S T155 11T H51 1kg 1kg 11kg 5111k KT: 16 Hình 9 Rơ le quá tải - cece ccc cee ceneceseeeneeseseseseeseeseseseseeesseeseesesesstesseseesesenteenaes 17 Hình 10 Kí hiệu của rơ Ïe quá fải - 5 2 2 1221122111211 1211 1151112112211 111 1118111811101 1 HH yky 18 Hình II Aptomal 2 0 120112211121 221 111511 15112111111 1110111011101 1 1111k KH kg ke 19 Hình 12 Kí hiệu của Aptomai - c1 222221112112 121 1121122111111 110115011 111111110111 11 1xx kh ky 19

Hình 13 Ký hiệu của nút nhấn 2 + 5225251 9E12E1£21EE121711211211211211 112111151211 errreeg 20 Hình 14 Nút nhấn 2s: 222 2222211222721 t.22Et t2 HrrHrrrieriee 20 Hình 15 Thông sô Softstarter PSR6-600-70 222 E211211211221 1211211221212 re 22

0010335200070 24

Hình 17 Sơ đồ đầu đây động cơ có sử dụng khởi động THỂM S 2 2n S223 121 1581511551511x5E5 te 25

Hình 18 Định nghĩa Input PÙC c2 2212213261211 121351 11531511111 153 11111111111 111 11111111611 xE 27 Hình 19 Định nghĩa Output PÙC . c2 22 3211211181131 91 11933111151 1911 1111111111811 811118 xkg 27

Hình 20 Sơ đồ đấu dây động cơ với PLC - s1 E2E121E1121121221211 12 1E 1 Hee 28

0020900, 5äy 079 29

Hình 22 Lưu đồ giải thuật PLC - 5c 1 1 111211112112 11102 121112211 ng 30

Trang | 4

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

- Sơ đồ mạch điều khiển

- Tên gọi, kí hiệu, chức năng của các linh kiện

- Trình tự vận hành của mạch

b) Tìm hiểu một loại khởi động mềm của một hãng bất kỳ phù hợp với động cơ đã chọn

và có thể điều chỉnh thời gian khởi động và thời gian dừng (start = (stop = (Số cuỗi MSSV +1) s (3đ)

- Định nghĩa đầu vào ra

- Sơ đồ đấu dây

- Lưu đồ giải thuật

- Chương trình PLC

Trang | 5

Với điều kiện T,„„=20(Nm) và quay ở tốc độ N=360(rpm), để chọn động cơ 3 pha

không đồng bộ thoả các điều kiện trên cần thực hiện việc mô phỏng trên Matlab để lựa chọn

được các thông số của động cơ phù hợp và đảm bảo yêu cầu được đưa ra

w_syn = 120* fs/p*pi/30;

wm = (1-s )*w_syn 7

2 Zrs = Rrs / s+Xrs *li ; % rot o r impedance

Zeq = Zs + Zrs.*Zm./(ZrstZm) ; %t o t a 1 impedance

Tload =30+ 0.0015*wm.*2 7; 2loadtorgque

Is=Vp.j/ Zeq ;# starringcurrent

Is_mag = abs(Is) ; % magn i tude

Is_ang = angle(Is)*180/pi ; % phasor

Irs = Zm./(Zm+Zrs).* Is ;

Irs_mag = abs(Irs) ; % magn i tude

Irs_ang = angle(Irs)*180/pi ; * phasor

PF = cosd(Is_ ang) ; *fulliloadpowerfactor

Pin = 3*V_p.*Is_mag.*PF; % input power

Pjs = 3*Is mag.*2*Rs ; %5tatorwindingloss

Pag = Pin -Pjs ;% Air?gap power

P]r = s.*Pag ; % Rotorcopperloss

Pm = (1-s ) * Pag ; % Mechan ical power

Pout = Pm - Pfw 7% output power

Tm = (Pag - Pfw) / (w syn ) ; Štror que

Bff motor = Pout / Pin ; š motor e £ £ icienecy Trang | 6 Eff ideal =i1-s; %idealefftiiciency

[ TmaxI ] = max(Tm) ; % maximum torque

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Nhóm 15

Hình L Code mô phỏng matlab

Sau khi đã lựa chọn được thông sô của động cơ thoả các yêu câu về momen và tôc độ,

ta sẽ mô phỏng xem sự thay đôi của momen theo tôc độ đề đảm bảo động cơ có đủ khả năng kéo tải

Hinh 2 M6 phong moment xodn cia déng co so v6i moment tai

Nhìn vào kết quả mô phỏng trên, ta có thể thấy đường momen của động cơ luôn dam bao

động cơ có đủ khả năng kéo tải với T,„4=20(Nm) Khi khởi động T„>40(Nm) và đạt giá trị

Trang | 7

lớn nhất T„110(Nm) khi tốc độ động cơ đạt đến giá trị định mức N,=360[rpm) Từ đó có

thê lựa chọn các động cơ 3 pha không đồng bộ có thông số tương ứng như kết quả mô phỏng của Matlab

1.2 Tính toán thông số động cơ

Thông số của động cơ 3 pha không đồng bộ: tốc độ định mức N,=360(rpm), 4 cực, ƒ=50( H2} tốn hao do ma sat và quạt gió P„„=1000(W ) bỏ qua tổn hao cơ và tồn hao lõi thép,

điện áp định mức V/=220(V), đấu Y' (sao), R;=0.25(Ø),X;=0.5(Ø) R,,=0.2(Q),X,,=0.5(Q), X„=30(9)

`,

Hình 3 Sơ đồ mạch một pha giản lược

Áp dụng sơ đồ mạch một pha tương đương giản lược, để tính các thông số định mức

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

I,=|IE112.52(A)

P mech 3.R,.[ 275) 12=3.(0.2) |= 2-76] 112 52*=2.398(kw) S 0.76

@,,=(1-s) @,=(1—0.76) ; nara =25.13(rad/s) Pech Pfw — 2398 — 1000

T—_-ẽh—hT-<——— T—n5.63(Ni mô uc 25.13 22: 63(Nm)

=Dựa vào kết quả tính toán trên lý thuyết ta có T„=55 63( Nm) thỏa yêu cầu đề bài

=Động cơ 3 pha không đồng bộ này thoả yêu cầu của đề bài

Trang | 9

Trang | 10

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

1.4 Xây dựng mạch điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha sử dụng nút nhắn có chức năng khởi động trực tiếp và đảo chiều động cơ:

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

1.5 Nguyên lÿ hoạt động của mạch

Sử dụng 2 contactor khác nhau đề điều khiển 2 chế độ quay của động cơ

Tiếp điểm 2,4,6 cua contactor 1 (K1) néi với đầu U,V,W của động cơ biểu hiện cho việc chạy thuận chiêu động cơ

Tiếp điểm 2,4,6 của contactor 2 (K2) nỗi lần lượt với đầu U,W,V (đấu có 2 dây pha khác nhau so với contactor K1) biểu hiện cho việc chạy nghịch chiều động cơ

— Nhân ONI, động cơ chạy thuận, đèn xanh l sáng

— Nhân ON2, động cơ chạy nghịch, đèn xanh 2 sáng

— Nhân OFF, động cơ dừng

— Khi bị quá tải, động cơ dừng

Lưu ý: Đề đảm bảo an toàn điện, động cơ không thể đảo chiều khi đang hoạt động

Trang | 14

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Nhóm 15

1.6 Tên gọi, chức năng, kí hiệu các lĩnh kiện

Contactor

Contactor được ví như là một loại thiết bị công tắc điều khiển bằng điện với chức năng

sử dụng để chuyên mạch, chức năng của chúng tương tự như relay nhưng dòng điện định mức của contactor cao hơn relay

Tiêp Điêm Contactor

Thông số của khởi động từ contactor

Điện áp định mức: Contactor có điện áp định mức chính là điện áp tương ứng của mạch

điện mà tiếp điểm chính phải đóng ngắt Đây chính là điện áp khiến cho mạch từ hút lại khi có

đòng điện chạy vào hai đầu cuộn dây của nam châm điện

Trang | 15

o> TIÊU CHUAN TIEU CHUAN TIÊU CHUAN

„w CHÂU ÂU MỸ (US) LIÊN XÔ

BIEU DIEN AC MACH ACH MACH CH MACH

DIEU KHIEN | DONG LUC | DIEU KHIEN | DONG LUC | DIEU KHIEN | DONG LUC

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Nhóm 15

Overload

Ro le qua tai, hay còn gọi la Electric Overload Relay, là một linh kiện rất cần thiết cho những thiết bị điện công suất lớn như motor điện I pha hoặc 3 pha, các bộ cấp nhiệt Công dụng chính của rơ le quá tải là bảo vệ thiết bị trong trường hợp hoạt động quá

công suất, quá tải, bị kẹt dẫn tới đòng điện tăng cao quá mức, thiết bị sinh nhiệt lớn có thể

gây cháy Loại rơle này thường được sử dụng kết hợp với khởi động từ dành cho các loại motor điện công suất lớn, cung cấp cho motor cách khởi động an toàn và nhiều cơ cầu bảo vệ

khi nguồn điện chập chờn, điện yếu, đoản mạch, khi quá tải

Hình 9 Ro le qua tai

Trang | 17

Kí hiệu cua Ro le quá tải

Ký hiệu -

Chức năng chính của MCB bao gồm:

Đóng/cắt dòng điện thủ công: MCB cho phép người dùng mở hoặc đóng mạch điện một cách thủ công

Trang | 18

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Bảo vệ sự an toàn cho người và các thiết bị điện: MCB giúp bảo vệ người sử dụng và

các thiết bị điện khỏi các rủi ro do quá dòng, ngắn mạch, và các lôi thiết kê

Nút nhắn

Nút nhắn là một tiếp điểm thường hở, khi nhắn sẽ thành một tiếp điểm đóng

Công dụng chính của nút nhắn bao gồm:

Điều khiến thiết bị: Nút nhân cho phép người dùng điều khiển các thiết bị điện một cách dễ

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

2.1 Chọn Sofistarter (khỏi động mêm)

Đề chọn Sofistarter phù hợp với động cơ, phải cần phụ thuộc vào các thông số sau:

1 Công suất

2 Điện áp hoạt động

3 Khả năng chịu dòng

4 Tần số hoạt động

Động cơ sử dụng là động cơ ABB M2QA §0M4H

Giả sử hiệu suất động cơ 9=80% ¬ 0„„=80% p,

Trang | 21

Xem xét bảng thông số của loại khởi động mềm PSR6-600-70

Technical

Rated Operational Voltage: 208 600 VAC

Rated Control Supply Voltage 100 240 VAC

Rated Operational Power-In- (230 V)1.5 kW

(500 V) 4kW

Rated Operational Current - In- 6.8 A

Line Connection (le):

Hinh 15 Théng s6 Softstarter PSR6-600-70

Trang | 22

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Dién ap hoat dong 380V 220/380/500V

Khởi động mềm ABB PSR6-600-70 hoạt động dựa trên nguyên lý điều chỉnh và giới

hạn dòng điện khởi động của động cơ

Đồng làm việc định mức: 6.8 A, với dải điện áp hoạt động từ 208 dén 600 VAC

Dién ap diéu khién dinh mire: Tu 100 dén 240 V AC tai tan số 50/60 Hz

Khởi động và dừng mềm: PSR6-600-70 có khá năng điều chỉnh thời gian khởi động

và dừng mềm thông qua một đường cong điện áp Thời gian khởi động (Start Ramp) có thể

điều chỉnh từ I đến 10 giây, thời gian dừng (Stop Ramp) có thê điều chỉnh từ 0 đến 20 giây

Bypass tích hợp: Thiết bị này có bypass tích hợp, giúp tiết kiệm năng lượng và dễ

dàng lắp đặt

Tín hiệu chạy: Có sẵn từ một đầu ra relay trong trạng thái mở (normally open state)

Trang | 23

Cấp bảo vệ: IP204

Khởi động mềm ABB PSR6-600-70 thích hợp cho các động cơ ba pha nhỏ với dòng

điện định mức từ 3A đến 105A va có thể quản lý lên đến 100 lần khởi động mỗi giây Các

ứng dụng phô biến bao gồm máy bơm, quạt, máy nén và băng tải

Khi không có điện, thyristor ngăn không cho dòng điện chạy qua Khi ở trạng thai mo, thyristor mở dần góc kích (góc mở của các van bán dẫn) đề cho phép dòng điện chạy qua từ

từ

Khi van mở hoàn toàn, điện áp sẽ đạt đến giá trị điện áp định mức và lúc đó động cơ

sẽ đạt được tốc độ tối đa cho phép Vì mô-men động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp và

dòng điện, nên mô-men gia tốc và dòng điện khởi động được hạn chế thông qua việc điều

chính trị số hiệu dụng của điện áp Khi động cơ đạt đến tốc độ định mức, contactor bypass

trong khởi động mềm sẽ đóng lại, hệ thống tự động bypass qua điện lưới mà không cần qua

Hình 16 PSR6-600-70

bộ thyristor

Trang | 24

TIỂU LUẬN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

2.3 Sơ đồ đấu dây

oo —

2.4 Trình tự hoạt động của mạch và khởi động mềm

Khi nhân Start, dòng điện truyền từ nguồn (L3) vào Run, Run nối với ŠT tạo thành

mach kín để mạch hoạt động

AI, A2 nối với nguồn và đất để soft starter hoạt động

2 cặp thyristor mở dân góc kích khi có điện và cho phép dòng điện chạy qua 2 pha của

động cơ từ từ cho tới khi van mở hoàn toàn theo thời gian đã vặn vít trên bộ soft starter

(Tstart = 4s)

Mạch khởi động mềm hoạt động theo trình tự sau:

Khởi động: Khi khởi động mềm được cấp điện để bắt đầu quá trình khởi động, các thyristor sẽ mở dần van bán dẫn (gate) để tăng điện áp và cho dòng điện chạy qua từ từ anode đến cathode của Thyristo và truyền qua động cơ đề động cơ tăng tốc dần dân

Tăng tốc: Động cơ đạt đến tốc độ tối đa khi van bán dẫn mở hoàn toàn và điện áp cấp cho động cơ đạt đến giá trị định mức

Hoạt động én định: Khi động cơ đạt đến tốc độ định mức (động cơ đã khởi động

xong) thì contactor bypass trong khởi động mềm sẽ đóng lại

Dừng mềm: Nhờ chức năng dừng mềm mà điện áp động cơ được giảm từ từ trong

khoảng từ I — 20 giây (yêu cầu trong đề tài là 4s)

Dừng tự do theo quán tính: Nếu điện áp cấp bị cắt trực tiếp, động cơ chạy theo quán tính cho tới khi dừng trong khoảng thời g1an xác định

Trang | 26