Nghiên cứu giải pháp truyền động điện động cơ máy bơm công suất lớn bằng bộ khởi động mềm điện tử

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học nông nghiệp i -o0o - LÊ CHí DũNG Nghiên cứu giải pháp truyền động điện động máy bơm công suất lớn khởi động mềm điện tử Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Điện khí hoá sản xuất nông nghiệp nông thôn M số: 60.52.54 Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Mạnh Hùng Hà Nội - 2006 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khoa học trớc Tôi xin cam đoan thông tin trích dẫn luận văn đợc rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 25 tháng 09 năm 2006 Tác giả Lê Chí Dũng Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - i Lời cảm ơn Tôi xin trân trọng cảm ơn trờng đại học Nông nghiệp I, xin chân thành cảm ơn khoa sau đại học, khoa Cơ điện trờng đại học Nông nghiệp I Tôi xin đợc bày tỏ lòng biết ơn đến : PGS TS Trần Mạnh Hùng - Viện điện nông nghiệp công nghệ sau thu hoạch ngời trực tiếp hớng dẫn hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn tới thầy cô giáo khoa Cơ điện trờng đại học Nông nghiệp I, thầy cô giáo khoa Điện trờng đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn Công ty thủy nông Vĩnh Phúc Tập thể lãnh đạo công nhân viên trạm bơm Đại Định, trạm bơm Bạch Hạc, trạm bơm Thanh Điềm, trạm bơm Đầm Cả tạo điều kiện cho đợc thăm quan thực tế, tiếp cận tài liệu Tôi xin cảm ơn tập thể lãnh đạo công nhân viên trạm bơm Văn Thai Hải Dơng giúp đỡ trình thực nghiệm lấy số liệu Tôi xin chân thành cảm ơn trờng Công nhân khí nông nghiệp I TW, khoa điện nhà trờng nơi công tác tạo điều kiện thận lợi giúp đỡ hoàn thành khóa học Tôi xin chân thành cảm ơn tới tập thể giáo viên khoa điện trờng Công nhân khí nông nghiệp I TW giúp đỡ tài liệu, tinh thần thời gian để hoàn thành đợc khóa học Trong trình thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đợc ý kiến thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Tôi xin chân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 25 tháng 09 năm 2006 Tác giả Lê Chí Dũng Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - ii Mục lục Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục hình vẽ Mở đầu i ii iii vi 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng hệ thống truyền động điện động máy bơm công suất lớn trạm bơm thủy lợi Việt Nam 1.1 Khái quát chung 1.2 Hệ thống truyền động điện máy bơm 1.2.1 Chất lợng hệ thống truyền động điện máy bơm thủy lợi 1.2.2 Hệ thống truyền động điện máy bơm 1.3 Khởi động dừng máy bơm 1.3.1 Máy bơm thủy lợi 1.3.2 Khởi động dừng máy bơm 3 7 11 11 12 Phơng pháp nghiên cứu triển khai 2.1 Điều tra khảo sát 2.2 Nghiên cứu sở khoa học thực tiễn 2.3 Nghiên cứu thực nghiệm giải pháp kỹ thuật 2.4 Giải Pháp kỹ thuật 17 17 18 18 18 Cơ sở khoa học thực tiễn nghiên cứu triển khai 19 3.1 Điều tra khảo sát trạng thiết bị khởi động trạm bơm 19 3.1.1 Phơng pháp khởi động trực tiếp 19 3.1.2 Khởi động động đổi nối - 21 3.1.3 Khởi động động phơng pháp dùng MBA tự ngẫu 21 3.1.4 Khởi động động phơng pháp dùng cuộn kháng 25 3.1.5 Khởi động động bơm phơng pháp dùng điện trở phụ 27 3.1.6 Phơng pháp khởi động động dùng khởi động Thyristo 29 3.2 Phơng hớng nghiên cứu phát triển hệ thống truyền động điện cho máy bơm thuỷ lợi 32 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - iii Kết nghiên cứu giải pháp kỹ thuật 33 4.1 Nghiên cứu lý thuyết 33 4.1.1 Lựa chọn phơng pháp điều khiển khởi động 33 4.1.2 Dùng Thyristo điều khiển tần số đặt vào Stato động trình khởi động 34 4.1.3 Dùng Thyristo điều khiển điện áp đặt vào Stato động trình khởi động 37 4.2 phơng pháp khởi động giảm điện áp đặt vào động 45 4.2.1 Phân tích phơng trình chuyển động hệ truyền động điện máy bơm chế độ khởi động dừng 45 4.2.2 Luật điều khiển điện áp chế độ khởi động dừng máy bơm 47 4.3 Nghiên cứu thực nghiệm 55 4.3.1 Lựa chọn thiết bị nghiên cứu 55 4.3.2 Thông số học khởi động mềm điện tử EMX2 66 4.3.3 Đấu nối mạch điện EMX2 67 4.3.4 Lập trình cho khởi động mềm điện tử EMX2 69 4.4 Bộ khởi động mềm điện tử JDS h ng SAMJIN 74 4.4.1 Sơ đồ cấu trúc sơ đồ nguyên lý mạch điện JSD 74 4.4.2 Khởi động chậm 80 4.4.3 Dừng mềm 81 4.3.4 Dừng chậm 82 4.5 Bộ khởi động mềm MCD 3000 h ng Danfoss 90 4.5.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điện MCD 3000 90 4.5.2 Các chế độ làm việc MCD 3000 91 4.5.3 Thông số kỹ thuật MCD 3000 94 4.5.4 Thao tác lập trình MCD 3000 95 4.6 Bộ điều khiển khởi động mềm QFE 97 4.6.1 Sơ đồ nguyên lý QFE 98 4.6.2 Các chức chế độ làm việc QFE 100 4.6.3 Thông số kỹ thuật QFE 100 4.7 Kết thực nghiệm 100 4.7.1 Chọn trờng thử nghiệm 100 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - iv 4.7.2 Chuẩn bị thử nghiệm 4.7.3 Dụng cụ, thiết bị thực nghiệm 4.7.4 Quy trình đo xác định thông số cần thiết 4.8 Giải pháp kỹ thuật 4.8.1 Giải pháp truyền động điện cho trạm bơm 8000m3/h 4.8.2 Sơ đồ cung cấp điện cho trạm 4.8.3 Sơ đồ điều khiển khởi động cho máy bơm 4.8.4 Động máy bơm 4.8.5 Số lợng máy bơm: 08 4.8.6 Thiết bị khởi động mềm cho máy bơm 101 101 103 111 111 113 113 114 114 114 Kết luận kiến nghị 116 5.1 Kết luận 5.2 Kiến nghị 116 117 Tài liệu tham khảo 118 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - v Danh mục hình vẽ Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc lợng trạm bơm Hình 1.2: Sơ đồ dùng MBA công suất lớn cung cấp cho tất máy bơm trạm Hình 1.3: Sơ đồ dùng nhiều MBA vận hành song song Hình 1.4: Sơ đồ cấu trúc hệ thống TĐĐ máy bơm nớc thủy lợi Hình 1.5: Các đặc tính bơm hớng trục 12 Hình 1.6: Đặc tính động KĐB (Mđ) máy bơm (Mc) 13 Hình 3.1: Sơ đồ khởi động trực tiếp động KĐB pha dùng CD AT 20 Hình 3.2: Sơ đồ khởi động động bơm đổi nối - 21 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý khởi động động bơm MBA tự ngẫu qua cấp (60%; 80%; 100%)Uđm động 22 Hình 3.4: Đặc tính khởi động động 200 kW với điện áp có cấp 23 Hình 3.5 : Sơ đồ khởi động động qua cuộn kháng 25 Hình 3.6: Khởi động động qua cuộn kháng có cấp 27 Hình 3.7: Sơ đồ điều khiển động bơm nớc phơng pháp dùng điện trở phụ sử dụng khởi động từ Rơle thời gian 27 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý khởi động Thyristo loại KĐT 30 Hình 4.1: Sơ đồ biến tần thờng dùng cho động 35 có công suất trung bình trở lên 35 Hình 4.2: Bộ biến tần dùng Thyristo 36 Hình 4.3: Bộ biến tần dùng Thyristo 36 Hình 4.4: (a,b,c,d): Sơ đồ biến đổi điện áp xoay chiều dùng Thyristo 37 Hình 4.5: Sơ đồ điều khiển ĐAXC pha động không đồng 38 Hình 4.6: Đồ thị điện áp pha dòng điện với tải có = 450 góc điều khiển = 600 1200 40 Hình 4.7 Chế độ góc điều khiển nhỏ góc giới hạn 41 Hình 4.8 (a,b): Sự phụ thuộc URA U1 vào với khác Hình 4.9 : Sơ đồ khối hệ truyền động máy bơm chế độ khởi động Hình 4.10 : Họ đặc tính động điều chỉnh điện áp Hình 4.11: Vùng giới hạn điều khiển điện áp Hình 4.12: Họ đặc tính khởi động phơng pháp giảm điện áp Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 44 45 47 48 49 vi Hình 4.13 : Đặc tính dòng điện độ động Hình 4.14: Đồ thị dòng khởi động mềm Uni Start Hình 4.15: Đồ thị biểu diễn trình dừng mềm Uni Stop Hình 4.16: Sơ đồ nguyên lý đấu dây EMX2 Hình 4.17: Chi tiết đầu tiếp điểm giống Hình 4.18 : Chi tiết tiếp điểm phân đôi Hình 4.19: Sơ đồ đấu dây máy biến dòng vào động có dây quấn đấu Hình 4.20: Sơ đồ đấu dây máy biến dòng với động có dây quấn theo sơ đồ hình tam giác Hình 4.21: Bộ khởi động mềm EMX2 đấu với động đấu Y Hình 4.22 : Bộ khởi động mềm EMX2 đấu với động có dây quấn đấu theo hình Hình 4.23 : Thiết bị lập trình EMX2 Hình 4.24 Các thông số kỹ thuật bơm chìm Amacan S Hình 4.25 : Sơ đồ cấu trúc khởi động mềm JDS Hình 4.26: Sơ đồ nguyên lý mạch điện khởi động mềm JDS cho hệ thống không trực tiếp Hình 4.27: Sơ đồ nguyên lý mạch JDS có lắp đặt công tắc chuyển mạch phụ Hình 4.28: Đồ thị mô JDS có cài đặt công tắc chuyển mạch phụ hoạt động Hình 4.29: Đồ thị điện áp khởi động khởi động mềm JDS Hình 4.30: Đồ thị dòng điện khởi động JDS Hình 4.31 : Đặc tính Mômen khởi động JDS Hình 4.32: Đặc tính Mômen khởi động chậm JDS Hình 4.33 Đặc tính Mômen dừng mềm JDS Hình 4.34: Đặc tính Mômen dừng chậm JDS Hình 4.35: Bộ phận lập tình điều khiển JDS Hình 4.36: Sơ đồ nguyên lý mạch điện MCD 3000 Hình 4.37: Sơ đồ nối dây chế độ Standard MCD 3000 Hình 4.38: Sơ đồ nối dây chế độ Bypass MCD 3000 Hình 4.39: Sơ đồ nối dây chế độ h m DC MCD 3000 Hình 4.40: Bộ điều khiển lập trình MCD 3000 51 57 59 64 66 66 68 68 68 69 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - vii 69 70 73 74 75 75 76 77 77 79 79 80 81 81 82 83 91 92 93 94 97 Hình 4.41 : Sơ đồ nguyên lý mạch điện khởi động mềm QFE 98 Hình 4.42: Sơ đồ đấu dây chế độ Standar QFE 98 Hình 4.43: Sơ đồ đấu dây chế độ Bypass QFE 99 Hình 4.44:Sơ đồ mắc thiết bị đo thực nghiệm khởi động mềm điện tử QFE 102 Hình 4.45: Sơ đồ mắc thiết bị đo thực nghiệm khởi động động dùng cuộn kháng 102 Hình 4.46: Sơ đồ khối quy trình đo thực nghiệm khởi động mềm động 103 Hình 4.47 Đặc tính dòng điện khởi động động qua cuộn kháng 104 Hình 4.48 Đặc tính điện áp khởi động động qua cuộn kháng 104 Hình 4.49 Đặc tính dòng điện khởi động phơng pháp khởi động mềm 105 Hình 4.50 Đặc tính điện áp khởi động động phơng pháp khởi động mềm 105 Hình 4.51 Tủ điều khiển động qua cuộn kháng 108 Hình 4.52 Tủ điều khiển động mềm động (QFE) 109 Hình 4.53 Tủ điều khiển khởi động mềm động (DanFoss) 110 Hình 4.54: Sơ đồ cung cấp điện cho trạm 113 Hình 4.55: Sơ đồ điều khiển khởi động bảo vệ cho máy bơm 113 Hình 4.56: Sơ đồ cấu trúc điều khiển mềm động 115 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - viii Mở đầu Nớc ta nớc nông nghiệp, tỉ lệ dân số sống nghề nông chiếm khoảng 75 % dân số nớc Hiện nay, nớc ta có khoảng triệu đất trồng đợc chủ động tới tiêu hàng trăm công trình thủy lợi lớn hàng triệu máy bơm loại hoạt động phục vụ sản xuất nông nghiệp Lợng điện trạm bơm tiêu thụ hàng năm tơng đối lớn, khoảng triệu kWh Tuy nhiên, hệ thống cung cấp điện, truyền động điện cho trạm bơm nhiều vấn đề cần có giải pháp để khắc phục Nghiên cứu cải thiện chế độ làm việc thiết bị khởi động vấn đề quan trọng việc tìm biện pháp nhằm nâng cao chất lợng truyền động điện máy bơm công suất lớn trạm thủy lợi, góp phần nâng cao hiệu sử dụng điện trạm bơm giảm thiểu ảnh hởng xấu tới lới điện, nâng cao đợc tuổi thọ thiết bị hệ thống Đối với nớc ta nhiều trạm bơm phải sử dụng khởi động chất lợng thấp, thiếu đồng bộ, an toàn vận hành thao tác, ảnh hởng lớn đến sản xuất Hầu hết vấn đề điều khiển trình làm việc máy bơm thiết bị tự động điều khiển từ trớc tới cha đợc đề cập tới Đối với nớc tiên tiến giới đ áp dụng rộng r i khởi động chất lợng cao Khởi động mềm điện tử để trang bị cho máy bơm, mức độ tự động hóa cao, vận hành hiệu an toàn Nớc ta từ năm 1980 đ chế tạo khởi động Thyristo, đ đa vào ứng dụng thử nghiệm Tuy đ có nhiều u điểm song thực tế khởi động Thyristo nớc ta sản xuất nhiều tồn tại, cha mang lại nhiều hiệu nh mong muốn Trong năm gần đây, sở thừa kế tiến kỹ thuật công nghệ nớc cách có chọn lọc, Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - khí, rung động Khi dùng máy dòng điện giảm đột ngột từ dòng định mức giá trị khoảng thời gian rắt ngắn, điều có ảnh hởng xấu đến lới điện chi tiết khí trạm bơm - Nhìn vào đặc tính điện áp khởi động hình (4.48) ta thấy điện áp tăng từ điện áp đặt (khởi động) đến giá trị điện áp định mức theo cấp (có cấp) khoảng thời gian 5,0s ( thời gian đặt khởi động mạch điều khiển ) Sau giữ ổn định giá trị điện áp định mức suốt trình động hoạt động Khi dừng máy điện áp giảm từ giá trị điện áp định mức giá trị khoảng thời gian ngắn ( giảm đột ngột ) khoảng 2,2s Đây đặc tính điện áp khởi động chung phơng pháp khởi động truyền thống b Đo dòng điện điện áp khởi động dùng khởi động mềm (QFE) Hình 4.49 Đặc tính dòng điện khởi động phơng pháp khởi động mềm Hình 4.50 Đặc tính điện áp khởi động động phơng pháp khởi động mềm Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 105 Nhìn vào đặc tính dòng điện khởi động hình (4.49) ta thấy dòng điện khởi động tăng trơn từ đến giá trị dòng điện định mức (1100A) khoảng thời gian 6s (thời gian khởi động đợc lập trình điều khiển) Kết thúc trình khởi động dòng điện khởi động giảm giá trị dòng định mức giữ ổn định giá trị suốt trình động làm việc Ta thấy dòng điện khởi động khoảng 2,8 lần dòng điện định mức Khi dừng máy dòng điện giảm dần từ giá trị dòng điện định mức Điều làm cho ảnh hởng xấu nh: gây sụt áp cho lới điện, va đập khí, rung động không Nhìn hình 4.50 đặc tính điện áp khởi động ta thấy điện áp tăng trơn từ giá trị điện áp khởi động tới giá trị điện áp định mức khoảng thời gian 6s, sau giữ ổn định giá trị suốt trình động làm việc Khi dừng máy điện áp giảm dần từ giá trị điện áp định mức (khoảng 2s), điều khiến cho ảnh hởng xấu nh: gây sụt áp cho lới điện, va đập khí, rung động không Nhận xét chung: Qua nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm phong pháp khởi động khởi động động cuộn kháng, khởi động động khởi động mềm điện tử ta đa nhận xét: - phơng pháp khởi động động cuộn kháng dòng điện khởi động tăng nhanh từ đến giá trị dòng khởi động, giá trị dòng điện khởi động cao (3,02 lần dòng định mức) Điện áp khởi động tăng có cấp từ giá trị điện áp đặt tới giá trị điện áp định mức Khi dừng máy dòng điện, điện áp khởi động giảm đột ngột từ giá trị định mức 0, nên trình khởi động trình dừng máy gây ảnh hởng xấu đến hệ thống truyền động điện, lới điện phận khí trạm bơm - phơng pháp khởi động động khởi động mềm điện tử (QFE) dòng điện khởi động tăng trơn từ đến giá trị dòng điện khởi động ( Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 106 1100A), giá trị dòng điện đ nhỏ so với dòng điện khởi động phơng pháp khởi động động cuộn kháng (2,8 lần dòng định mức) Điện áp khởi động tăng trơn từ đến giá trị điện áp định mức Khi dừng máy dòng điện, điện áp khởi động giảm dần từ giá trị điện áp định mức (dừng mềm), ảnh hởng xấu đến hệ thống truyền động điện, lới điện phận khí trạm bơm không - Đó khác biệt phơng pháp khởi động động bơm nớc - Ngoài qua nghiên cứu khởi động mềm điện tử ta thấy khởi động động khởi động mềm động đựoc bảo vệ hầu hết khỏi loại cố xảy với động cơ, an toàn cho động nh toàn hệ thống truyền động điện trạm bơm - Nghiên cứu cho thấy sử dụng khởi động mềm biện pháp nâng cao hệ số công suất cos nhằm tiết kiệm điện Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 107 Hình 4.51 Tủ điều khiển động qua cuộn kháng Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 108 Hình 4.52 Tủ điều khiển động mềm động (QFE) Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 109 Hình 4.53 Tủ điều khiển khởi động mềm động (DanFoss) Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 110 Qua trình nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm thiết bị khởi động mềm h ng ta đa nhận xét: Nguyên lý làm việc tất h ng giống dựa nguyên tắc điều khiển điện áp đặt vào dây quấn động trình khởi động Dòng điện khởi động giảm, tăng trơn (thờng 4,5) I định mức động Khởi động êm không tợng rung động nhà trạm, tợng đập khí Thời gian khởi động đợc rút ngắn so với phơng pháp khởi động truyền thống thờng 5s chế độ bảo vệ động đầy đủ nh: bảo vệ tải, ngắn mạch, pha, lệch pha, dòng, áp kích thớc nhỏ gọn dễ ràng vận chuyển, lắp đặt vận hành thao tác dễ ràng đơn giản, an toàn cho ngời vận hành Với kết nghiên cứu đó, vào tình hình, trạng sử dụng thiết bị điện nớc ta, ta đa đợc giải pháp truyền động điện cho động máy bơm công suất lớn 4.8 Giải pháp kỹ thuật 4.8.1 Giải pháp truyền động điện cho trạm bơm 8000m3/h Các giải pháp truyền động điện cho trạm bơm 8000m3/h: - Trong thời điểm nớc ta mà trạm bơm cũ đợc xây dựng từ năm trớc Do trình độ kỹ thuật, điều kiện kinh tế lúc nên phần lớn thiết bị truyền động điện đợc trang bị cho trạm bơm thiết bị khởi động theo phơng pháp truyền thống nh: khởi động qua cuộn kháng, đổi nối tam giác, qua biến áp tự ngẫu, qua điện trở phụ nên nhiều hạn chế Do thời gian, thiết bị truyền động đ cũ kỹ, lạc hậu sửa chữa, chắp vá nhiều lần gây thiếu an toàn cho ngời vận hành cho hệ thống truyền động điện trạm - Trên giới đ đa vào sử dụng thiết bị truyền động điện tiên tiến, hiệu suất cao từ khoảng 30 đến 40 năm nớc ta có vài Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 111 trạm bơm sửa chữa, thay đ đa thiết bị tiên tiến vào chạy thử nghiệm bớc đầu đạt kết tốt - Các thiết bị truyền động điện tiên tiến đ đợc nhập nớc ta có bán nhiều thị trờng, đa dạng mẫu m , chủng loại thông số kỹ thuật Trong nớc ta cha sản xuất đợc thiết bị truyền động điện có đợc tính kỹ thuật nh h ng nớc trên, từ năm 80 cán kỹ thuật trờng đại học Bách Khoa Hà Nội đ nghiên cứu sản xuất đợc thiết bị khởi động mềm cho động công suất lớn đa vào chạy thử nghiệm Tuy nhiên thiết bị hạn chế định, cần phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện - Qua nghiên cứu lý thuyết thực tế thiết bị truyền động điện Căn vào tình hình sản xuất sử dụng thiết bị truyền động điện nớc thời điểm tại, ta đa đợc giải pháp truyền động điện động máy bơm công suất lớn cho ngành thuỷ lợi nớc ta là: Lựa chọn thiết bị truyền động điện tiên tiến h ng nớc có bán thị trờng nớc ta - Thiết bị khởi động mềm Motorola ( Mỹ ); Siemen ( Đức ); Toshiba ( Nhật ); Samjin ( Hàn Quốc ); QFE (Đức ) làm thiết bị truyền động điện cho máy bơm công suất lớn trạm bơm thuỷ lợi - Trong phạm vi luận văn, thời gian nên nghiên cứu đợc thiết bị khởi động mềm số h ng đặc trng nh: QFE; Danfoss; JDS; MCD-3000; EMX2 Qua nghiên cứu thấy khởi động mềm điện tử QFE có tính kỹ thuật phù hợp với điều kiện yêu cầu kỹ thuật thiết bị truyền động điện nớc ta Đảm bảo đợc đầy đủ yêu cầu đặt kỹ thuật, mỹ thuật,độ bền, độ an toàn Vì lựa chọn thiết bị khởi động mềm QFE thời điểm giải pháp truyền động điện đ đợc phân tích, nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 112 4.8.2 Sơ đồ cung cấp điện cho trạm Sơ đồ dùng hai máy biến áp 1000 kVA, máy kéo tổ bơm trạm phụ tải sinh hoạt đợc cấp từ máy biến áp Hình 4.54: Sơ đồ cung cấp điện cho trạm 4.8.3 Sơ đồ điều khiển khởi động cho máy bơm Hình 4.55: Sơ đồ điều khiển khởi động bảo vệ cho máy bơm Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 113 4.8.4 Động máy bơm Kiểu DHD 114 10 TCVN Công suất: Nối Dòng điện Hệ số công suất P = 200kW U = 380A I = 380A cos = 0,87 Tần số 50 HZ Bơm trục đứng HTD 90 Q = 5700m3/h; H = 6.5m 4.8.5 Số lợng máy bơm: 08 4.8.6 Thiết bị khởi động mềm cho máy bơm Chọn thiết bị khởi động mềm điện tử (QFE) Ký hiệu: QFE 370 Dòng định mức: 380A Điện áp định mức: 400V Công suất: 200kW - Tính kỹ thuật: Thời gian khởi động: 240s Đặt điện áp khởi động: 10 60% điện áp định mức Đặt điện áp dừng máy: 100% Thời gian dừng máy: 255s Có chức bảo vệ có tham số ngỡng lỗi, giới hạn dòng, mức tải chế độ báo lỗi, thị m lỗi, pha, nhiệt, định áp, dòng, tải, ngắn mạch Thyristor Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 114 Hình 4.56: Sơ đồ cấu trúc điều khiển mềm động Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 115 Kết luận kiến nghị 5.1 Kết luận Đ khảo sát, nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm đợc trạng sử dụng thiết bị truyền động điện số trạm bơm thuỷ lợi tỉnh đồng sông Hồng Qua khảo sát nghiên cứu thấy phần lớn trạm bơm thuỷ lợi vấn sử dụng khởi động cũ kĩ, lạc hậu chất lợng thấp Các khởi động trực tiếp động máy bơm đợc áp dụng trạm bơm động máy bơm có công suất từ 75kW trở xuống, loại đợc sử dụng trạm bơm có lu lợng nhỏ ( trạm bơm địa phơng ) Các khởi động gián tiếp động máy bơm nh: Máy biến áp tự ngẫu, cuộn kháng, đổi nối tam giác, điện trở phụ, đ hạn chế đợc phần dòng điện khởi động động máy bơm Tuy nhiên, chất lựơng khởi động cha thể đáp ứng đợc nh mong muốn Do dòng điện khởi động cao, gây ảnh hởng xấu đến lới điện phụ tảI khác làm việc lới điện Các khởi động mềm điện tử dùng để khởi động động có khả điều khiển tối u điện áp cung cấp cho động để giảm dòng điện đến mức thấp nhất, đợc triển khai lắp đặt số trạm bơm đầu mối Phần lớn giai đoạn chạy thử nghiệm Thế giới đ sử dụng thiết bị khởi động cách đến 40 năm Việt Nam đ nghiên cứu sản xuất đợc thiết bị khởi động mềm đa vào ứng dụng thực tế từ cách khoảng 20 năm Tuy nhiên, thiết bị khởi động Việt Nam sản xuất nhiều hạn chế, cha đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật đặt Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 116 Đ nghiên cứu lý thuyết, nguyên lý hoạt động chế độ làm việc số thiết bị khởi động mềm điện tử h ng nớc nh: Danfoss; EMX2 ( Đức ); JDS ( Jamjin Hàn Quốc ); MCD 3000; QFE; KĐT ( Việt Nam ) Đ tiến hành nghiên cứu thực nghiệm thiết bị khởi động cuộn kháng khởi động mềm điện tử h ng QFE điều khiển khởi động cho động máy bơm công suất 200kW ( trạm bơm Văn Thai-Hải Dơng ) Đ đa đựoc giải pháp truyền động điện cho động công suất lớn trạm bơm tỉnh thuộc khu vực đồng sông Hồng 5.2 Kiến nghị Chúng xin kiến nghị cho phép triển khai ứng dụng rộng r i kết nghiên cứu khởi động mềm điện tử công suất lớn cho động máy bơm vào thực tế sản xuất Và tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu cho dải động công suất khác, cho phụ tải khác Ví dụ: khởi động cho động nâng, cẩu, cán thép ngành công nghiệp Tiếp tục nghiên cứu để làm chủ khối linh kiện, thiết bị lập trình điều khiển khởi động mềm ứng dụng cải tạo nân cấp phát huy khả khởi động dùng Thyristor KĐT để nớc ta chế tạo thiết bị khởi động có tính kỹ thuật không thua h ng nớc đợc sử dụng nớc ta Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 117 Tài liệu tham khảo Nguyễn Bính (1996), Điện tử công suất, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội Bùi Quốc Khánh, Phạm Quốc Hải, Dơng Văn Nghi, Nguyễn Văn Liễn (1996), Điều chỉnh tự động truyền động điện, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền (1996), Truyền động điện, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội Bùi Quốc Khánh, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh (1989), ứng dụng khởi động Thyristor khởi động động 200KW 380V phụ tải bơm, Tập san thủy lợi (Tr 18 - 21) Bùi Đức Hùng (1998), Nghiên cứu trình độ khởi động động không đồng bộ, Luận án tiến sỹ, trờng đại học Bách khoa Hà Nội Phạm Quốc Hải, Dơng Văn Nghi (1997), Phân tích giải mạch điện tử công suất, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội Phạm Văn Hòa (2000), Lý thuyết điều khiển tự động, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội Trần Trọng Minh (2002), Điện tử công suất, NXB giáo dục Hà Nội Nguyễn Văn May (2003), Bơm quạt máy nén, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội 10 Nguyễn Phùng Quang (1997), Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều pha, NXB giáo dục Hà Nội 11 Nguyễn Sung (1987), Sổ tay thiết kế trạm bơm vừa nhỏ, NXB nông nghiệp Hà Nội Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 118 12 Lu Kim Thành (1995), Truyền động điện biến đổi điện áp Thyristor động không đồng với tự động đối xứng dòng Starto cung cấp từ nguồn không đối xứng, Luận án tiến sỹ, ODESA 13 Nguyễn Lâm Đông (2002), Mạch thu nhập liệu Anolog kênh (Tr 46 48) 14 Phan Tử Thụ, Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Nguyễn Văn Sáu (1969), Máy điện, NXB chức, trờng đại học Bách Khoa Hà Nội 16 Nguyễn Hồng Phơng, Nguyễn Tấn Anh Dũng, Nguyễn Viết Long, Trần Hồng Thao, Nguyễn Trọng Thụ (2001), Hớng dẫn lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy bơm chìm trục đứng, Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn, Viện điện nông nghiệp 18 Cyril W Lander (1997), Điện tử công suất điều khiển động điện (Lê Văn Doanh dịch), NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội 19 FAIFRORD ELECTRONICS LIMETIED, E-mail sales@fairford.co.uk WWW Fairtord.co.uk 20 Siemens Advanced Engineering Pte Ltd, Website: WW.siemens.com.sg Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun Thc s khoa hc k thut - 119 [...]... hệ thống TĐĐ máy bơm nớc thủy lợi 1 - Bộ khởi động động cơ; 2 - Động cơ điện; 3 Bộ truyền lực; 4 Máy bơm 5 Bộ điều khiển Nhìn chung, những động cơ đợc chế tạo vào những thời kỳ những năm 1970 về trớc có hiệu suất thấp (thờng 0,85), hệ số Cos cũng thấp (thờng Cos 0,82) Công suất động cơ d khá nhiều sơ với máy bơm nên động cơ sử dụng điện với hiệu quả khá thấp Một số máy bơm công suất lớn (320 ữ... Lu lợng máy bơm (m3/h) N Công suất trục bơm (W) - Hiệu suất của bơm ( % = Nci 100% ) (%) N Nci Công suất hữu ích (W) H Cột nớc công tác của máy bơm (m) 1.3.2 Khởi động và dừng máy bơm 1.3.2.1 Khái quát chung Nếu khởi động trực tiếp thì dòng điện khởi động của động cơ rất lớn, thờng bằng từ 4 ữ 7 Iđm của động cơ, làm ảnh hởng xấu đến chất lợng lới điện, đến không chỉ động cơ mà còn các động cơ và... khởi động đơn giản, rẻ tiền, thích hợp với những loại động cơ công suất nhỏ cỡ từ 7,5 đến 22kW hoặc động cơ có công suất lớn hơn nhng có nguồn đủ lớn chịu đợc sự tăng vọt của dòng khởi động - Nhợc điểm của nó là: Dòng điện khởi động của động cơ rất lớn, thờng bằng từ (4 ữ 7)Iđm của động cơ Đặc biệt với những động cơ công suất lớn, ví dụ: động cơ 200kW thì dòng khởi động sẽ là 800 ữ 1400A Do nguồn điện. .. trình khởi động đ kết thúc Động cơ đợc đa vào làm việc với lới điện với trị số điện áp định mức bằng công tắc tơ K 4 Các công tắc tơ K 2 , K 3 làm nhiệm vụ cấp điện áp khởi động cho động cơ theo các mức (60%; 80%; 100%)Uđm của động cơ Hệ số dòng khởi động của động cơ Tại điện áp 0,65 Uđm thì dòng khởi động bằng 3,2 Iđm của động cơ Tại điện áp 0,8 Uđm thì dòng khởi động bằng 4,8 Iđm của động cơ Trng... các bộ khởi động động cơ bơm bằng cuộn kháng vẫn đợc sử dụng rộng r i ở các trạm bơm có công suất trung bình và lớn Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut - 26 Hình 3.6: Khởi động động cơ qua cuộn kháng có 3 cấp 3.1.5 Khởi động động cơ bơm bằng phơng pháp dùng điện trở phụ Hình 3.7: Sơ đồ điều khiển động cơ bơm nớc bằng phơng pháp dùng điện trở phụ sử dụng khởi động. .. nghiên cứu của nhiều nhà khoa học Do điều kiện về thời gian nên những nội dung trong bản luận văn này chỉ đề cập và giải quyết vấn đề về khởi động mềm, điều khiển quá trình mở máy, quá trình dừng máy của động cơ máy bơm công suất lớn 1.3 Khởi động và dừng máy bơm 1.3.1 Máy bơm thủy lợi - Các máy bơm thủy lợi công suất lớn (từ 75 kW trở lên) hầu hết đều dùng các loại bơm hớng trục hoặc bơm hỗn lu, máy. .. (sao), kết thúc quá trình khởi động bộ dây đợc nối thành sơ đồ hình (tam giác) Nhờ đó mà đ giảm đợc điện áp đặt vào mỗi pha dây quấn Stato của động cơ trong quá trình khởi động Hình 3.2: Sơ đồ khởi động động cơ bơm bằng đổi nối - Ưu điểm: Bộ khởi động này dòng điện khởi động thấp hơn dòng điện khởi động trực tiếp Khi khởi động do điện áp đặt vào động cơ giảm 3 lần nên dòng điện giảm 3 lần và Mômen... sẽ là 800 ữ 1400A Do nguồn điện có công suất giới hạn nên khi ta khởi động trực tiếp động cơ sẽ làm điện áp của lới điện bị sụt xuống dới giá trị cho phép, gây ảnh hởng xấu đến không chỉ động cơ đang khởi động mà còn các động cơ và phụ tải khác đang làm việc trên lới điện Vì vậy, đối với động cơ công suất vừa và lớn không cho phép khởi động động cơ trực tiếp Bộ khởi động trực tiếp đơn giản, dễ sửa chữa... trờng Nên tôi đ chọn vấn đề này làm đề tài nghiên cứu trong luận văn tốt nghiệp cao học của mình Với mục đích nh đ nêu trên, đợc sự đồng ý của khoa Sau đại học, khoa Cơ điện và bộ môn Điện kỹ thuật Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội Tôi xin đợc thực hiện đề tài: Nghiên cứu giải pháp truyền động điện động cơ máy bơm công suất lớn bằng bộ khởi động mềm điện tử Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc... - 23 Tại điện áp Uđm (khởi động trực tiếp) thì dòng khởi động bằng 6 Iđm - Nhờ có bộ tụ bù (3x18)kVAR/0,4 nên chế độ khởi động của động cơ đợc cải thiện, chất lợng điện năng của lới điện cũng ít bị xấu đi khi động cơ khởi động Đồng thời hệ số công suất Cos của động cơ đ đợc nâng cao tới > 0,93 - Ưu điểm: Sơ đồ nguyên lý, vận hành đơn giản, dạng điện áp đặt vào động cơ trong quá trình khởi động là ... truyền động điện máy bơm thủy lợi 1.2.2 Hệ thống truyền động điện máy bơm 1.3 Khởi động dừng máy bơm 1.3.1 Máy bơm thủy lợi 1.3.2 Khởi động dừng máy bơm 3 7 11 11 12 Phơng pháp nghiên cứu triển... chọn phơng pháp khởi động cho động máy bơm công suất lớn trạm bơm thủy lợi Nghiên cứu nguyên lý hoạt động số khởi động mềm điện tử h ng nớc sản xuất có bán đ đợc sử dụng nớc ta 2.4 Giải Pháp kỹ... 3.1.5 Khởi động động bơm phơng pháp dùng điện trở phụ 27 3.1.6 Phơng pháp khởi động động dùng khởi động Thyristo 29 3.2 Phơng hớng nghiên cứu phát triển hệ thống truyền động điện cho máy bơm thuỷ