đề tài điểu khiển động cơ quạt gió

ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ : QUẠT GIÓ GVHD : LÊ QUANG ĐỨC SVTH : LỚP TD06 NHÓM 12 LÊ HỒNG LONG NGUYỄN VĂN THẮNG A NGUYỄN XUÂN THỦY ĐỀ TÀI NHÓM 12 Quạt gió : điều khiển quạt gió làm mát cấp khí lạnh cho phòng từ máy điều hoà, điều khiển theo nhiệt độ phòng Quạt có công suất 25 kW, Chọn động cơ, AC drive Siemens để điều khiển nhiệt độ phòng - Vẽ mạch điện động lực mạch điều khiển - Chọn thiết bị điện, dây cáp, có bảo vệ tải, ngắn mạch - Điều khiển ổn định nhiệt độ phòng cách điều khiển tốc độ động cơ, chọn cảm biến nhiệt độ - Thuyết minh giải pháp - Lập hồ sơ kỹ thuật bao gồm vẽ, danh sách thiết bị, giá thành, vẽ tủ điện I GIẢI PHÁP CHO ĐỀ TÀI Cần thiết bị: Bộ điều khiển Động quạt gió Cảm biến nhiệt độ phòng Các thiết bị bảo vệ cho hệ thống Giải pháp sơ lược:  Động cơ: Theo yêu cầu đề tài, quạt có công suất 25KW nên ta chọn động có công suất phù hợp Ta chọn động có công suất 26 KW  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 nhiệt độ đặt (tham chiếu) nhiệt độ đo(phản hồi) Giá trị nhiệt độ đo lấy từ cảm biến nhiệt độ phòng  Bảo vệ cho biến tần ta cần Aptomat, Contactor, Cầu chì  Biến tần giữ nhiệm vụ điều khiển bảo vệ cho động II CHỌN THIẾT BỊ Motor 1LA9 66 – 2LA công suất 26 kW a Đặc tính : Các thông số: Áp: 3pha 380V Dòng định mức: 45,5A Công suất: 26KW Hệ số công suất: 0.91 Hiệu suất: 91% Tốc độ: 2935 rpm Số cặp cực: Kiểu làm mát: tự làm mát quạt Nặng: 102Kg Làm mát: tự làm mát quạt: chất liệu: nhựa, bảo vệ bọc lưới thép b Kích thước : cần thiết cho việc lắp đặt động Làm mát: tự làm mát quạt: chất liệu: nhựa, bảo vệ bọc lưới thép Biến tần – AC Drive Siemens MM430 công suất 30 kW MM430 phù hợp với ứng dụng có tốc độ thay đổi đặc biệt bơm quạt với tính PID, điều khiển phân tầng Đạt hiệu cao, giúp tiết kiệm lượng, chi phí  Đặc tính bản: o Dễ dàng, có dẫn khởi động o Cấu trúc điều khiển cho phép cấu hình linh hoạt tối đa o Sáu ngõ vào digital, lập trình riêng biệt o ngõ vào analog (0-10V, 0-20mA), sử dụng ngõ vào số thứ 7, o ngõ analog lập trình (0-20mA) o ngõ relay lập trình (30V DC/5A cho tải trở, 250VAc/2A cho tải cảm) o Tiếng ồn vận hành bé, nhờ xung với tần số cao, điều chỉnh o Bảo vệ hoàn toàn cho motor inverter o Bộ dk PID o Kiểu: lượng thấp  Đặc tính vận hành: o Nhiệt độ vận hành: -10 tới 40 C o Vỏ bọc tốt o Kết nối dễ o Có thể gở bảng dk o …  Thông số kỹ thuật: - Điện áp vào công suất: 3pha 380 ~ 480V (AC±10%): 7,5 ~ 250kW - Tần số điện vào: 47 đến 63Hz - Tần số điện ra: 0Hz đến 650Hz - Hệ số công suất: 0,95 - Hiệu suất chuyển đổi: 96% đến 97% - Khả tải: Quá tải 140% giây hay 110% 60 giây 300 giây - Dòng điện vào khởi động: Thấp dòng điện vào định mức - Phương pháp điều khiển: Tuyến tính V/f; bình phương V/f; đa điểm V/f; điều khiển dòng từ thông FCC - Tần số điều chế xung (PWM): Chế độ tiết kiệm điện (4kHz (tiêu chuẩn cho 400V - pha); 2kHz đến 16kHz (bước chỉnh 2kHz) - Tần số cố định: 15, tuỳ đặt - Dải tần số nhảy: 4, tuỳ đặt - Độ phân giải điểm đặt: 10 bit analog / 0,01Hz giao tiếp nối tiếp (mạng) - Các đầu vào số: đầu vào số lập trình được, cách ly / Có thể chuyển đổi PNP/NPN - Các đầu vào tương tự: AIN 1: đến 10V hặoc đến 20mA -10V đến +10V dùng cho điểm đặt AIN 2: đến 10V hặoc đến 20mA - Các đầu rơ le: 3, tuỳ chọn chức 30V DC/5A (tải trở), 250V AC/2A (tải cảm) - Các đầu tương tự: 2, tuỳ chọn chức năng; ~ 20m - Cổng giao tiếp nối tiếp: RS-485, vận hành với USS protocol, RS 232 theo yêu cầu - Độ dài cáp động cơ: - Không có kháng ra: Tối đa 50m (bọ kim); Tối đa 100m (không bọc kim) - Có kháng ra: Tối đa 200m (bọ kim); Tối đa 300m (không bọc kim) - Tính tương thích điện từ: Bộ biến tần với lọc EMC lắp sẵn theo EN 61 800-3 (giới hạn theo chuẩn EN 55 011, class B) - Hãm: Hãm DC, hãm tổ hợp - Cấp bảo vệ: IP20 - Dải nhiệt độ làm việc: -10ºC đến +40ºC - Nhiệt độ bảo quản: -40ºC đến +70ºC - Độ ẩm: 95% (không đọng nước) - Độ cao lắp đặt: Đến 1000m mực nước biển - Các chức bảo vệ: Thấp áp, tải, áp, chạm đất, ngắn mạch, chống kẹt, nhiệt động cơ, nhiệt biến tần, khoá tham số PIN - CE mark: Phù hợp với dẫn thiết bị thấp áp 73/23/EC; Loại có vỏ bọc phù hợp với dẫn 89/336/EC General Circuit Diagram MM430 Terminal connection diagram MM430 Các thông số kích thước yêu cầu lắp đặt dùng để bố trí thiết bị tủ điện cho hiệu Cầu chì : để bảo vệ tải cho biến tần Chọn theo khuyến cáo chọn biến tần Loại : 3NA3824 Cầu chì bảo vệ mạch điều khiển: Bảo vệ dòng tải qua mach điều khiển cầu chì (có thể không cần cầu chì phần dây nối mass) Cầu chì phần tử bảo vệ dòng điện chịu dòng điện làm việc cực đại Chọn cảm biến nhiệt độ phòng : a Cảm biến nhiệt độ phòng có tín hiệu điện áp – 10V - Type : DRTE 2201 hãng Satchwell - Power supply : 24 VAC - Temperature range : – 40 độ C b Cảm biến nhiệt độ phòng có tín hiệu dòng điện – 20 mA - Type : Sensor temperature room 536 – 779 Siemens - Power supply : 24 VDC - Temperature range : – 50 độ C Chọn cable : a Chọn cable cho động : Tiết diện max: 16mm2 Chiều dài cáp (Động Biến tần): dài 50m, tùy chọn để thuận tiện lắp đặt, vi thiết kế Choke (cái để giảm dòng tồn dư tải có tính dung, thường dây dài, cáp để gần thường có tính dung, hay vài lý khác….) Loại cáp: - lõi đồng, Cadivi - Dây điện CV 16mm² giá 23,300 VNĐ/m Cáp vào biến tần : => để thống với loại cáp với động ta chọn cáp cáp dộng chọn Cáp đấu nối mạch đk biến tần: Tiết diện cho phép: 0.08 -> 2.5 mm2 Dây điện CV 2.0mm² (Cadivi) 3,400 Vnd/m Chọn thiết bị cho mạch điều khiển : a Đèn báo hiệu : b Nút nhấn : Chọn tủ điện : 300mm 520mm >=1200mm 245mm 275mm 300mm  Chọn tủ có: Cao >=1200mm Rộng >=300mm Dài >= 400mm => Chọn loại : 1200*600*350*1 cánh 1.5 - khóa vặn tay Giá : 1.380.000 VNĐ III THUYẾT MINH GIẢI PHÁP Mạch động lực : a Với cảm biến có ngõ tín hiệu điện áp :  Để ổn định nhiệt độ phòng ta cần điều khiển tốc độ quạt theo giá trị sai lệch nhiệt độ đặt đo - Nếu nhiệt độ đặt lớn nhiệt độ đo : tăng tốc độ quạt - Nếu nhiệt độ đặt bé nhiệt độ đo : giảm tốc độ quạt - Nếu nhiệt độ đặt nhiệt độ đo : giữ nguyên tốc độ quạt  Để điều khiển tốc độ quạt ta dùng chức PID biến tần - Thiết lập kênh tham chiếu PID ngõ vào Analog input (ADC 1) với tín hiệu ngõ vào điện áp từ – 10V Ta dùng biến trở 10K cấp nguồn 10 VDC mắc theo sơ đồ hình vẽ để tạo giá trị điện áp – 10V - Thiết lập kênh hồi tiếp giá trị nhiệt độ đo vòng điều khiển kín PID ngõ vào Analog input (ADC 2) Tín hiệu hồi tiếp từ cảm biến – 10V tương ứng với – 40 độ C - Chức điều khiển PID so sánh giá trị tham chiếu giá trị hồi tiếp để điều khiển tốc độ quạt nhằm ổn định nhiệt độ phòng  Aptomat dùng để bảo vệ ngắn mạch có cố xảy  Cầu chì dùng để bảo vệ biến tần làm việc tải  Công tắc tơ có nhiệm vụ đóng cắt nguồn cung cấp cho biến tần sẵn sàng hoạt động Khi biến tần làm việc tải ta xuất tín hiệu điều khiển mở tiếp điểm Contactor để cách ly biến tần với nguồn điện, tránh hư hỏng  Nhiệm vụ biến tần điều khiển bảo vệ cho động b Với cảm biến có tín hiệu ngõ dòng điện từ – 20 mA  Khác với tín hiệu hồi tiếp điện áp hồi tiếp dòng điện ta cần thiết lập biến tần có kênh tham chiếu ngõ vào dòng điện  Thiết lập giá trị tham chiếu PID tín hiệu dòng từ – 20 mA.Ta dùng biến trở cấp nguồn 24 VDC mắc theo sơ đồ hình vẽ mạch bên Giá trị điện trở dựa vào tín hiệu dòng – 20 mA nên giá trị biến trở thay đổi tương ứng 6K – 1.2 K ta chọn biến trở 10K  Kênh hồi tiếp giá trị nhiệt độ thiết lập ngõ vào dòng điện Mắc cảm biến theo sơ đồ kết nối mạch động lực Nguồn cấp cho cảm biến 24 VDC Giá trị dòng hồi tiếp từ – 20 mA tương ứng – 50 độ C Mạch điều khiển :  Nguồn cấp cho mạch điều khiển 220 VAC lấy từ dây pha dây trung tính lưới điện Có cầu chì bảo vệ tải  Dùng button latching để cung cấp nguồn cho biến tần relay có sẵn biến tần để điều khiển đèn báo hiệu  Cụ thể sau: Lamp power Inverter : báo hiệu có nguồn cấp vào inverter, đèn sáng nhờ tiếp điểm thường mở Contactor Khi cuôn hút có điện, tiếp điểm đóng lại làm đèn sáng lên Lamp Stop : báo hiệu biến tần chưa làm việc nghĩa động chưa hoạt động , đèn cấp nguồn 220V thông qua tiếp điểm thường đóng Relay biến tần - Lamp Run : báo hiệu biến tần trạng thái hoạt động nghĩa động hoạt động Để làm điều ta nối đèn báo hiệu vào tiếp điểm thường mở Relay Ta phải thiết lập chức đảo trạng thái Relay biến tần hoạt động Bằng cách thiết lập mục Digital output (r0730) relay với thông số Diver Running kích hoạt đảo trạng thái Relay (P0733>52.2) Lamp error : đèn báo hiệu lỗi sáng lên có lỗi xảy Đèn cấp nguồn 220V thông qua tiếp điểm thường mở Relay Để thực chức ta cần thiết lập chức Digital output Relay – đảo trạng thái có lỗi xảy Ta cần thiết lập thông số Driver fault active mục setting biến tần (P0732>52.3) Ngoài : biến tần có chức Flying restart Chức có tác dụng bắt lại tốc độ tức thời động thời điểm động bị điều khiển, điển hình trường hợp bị điện có điện lại tức thì… phù hợp với đối tượng điều khiển quạt gió • Nếu chức động bị điều khiển có tín hiệu điều khiển lại động khởi động lại từ đầu với tần số ngõ dành cho mục đích khởi động, mà tốc độ quạt tốc độ cao nên dễ dàng bị shock, gây hư hỏng động • Để thiết lập thông số flying restart ta thiết lập thông số P1200>4 hoặc tùy vào chức IV LẬP HỒ SƠ KỸ THUẬT : Bản vẽ : có file autocad kèm theo Danh sách thiết bị giá thành : Thiết bị Motor Biến tần Bộ giao diện điều khiển Aptomat Loại, kiểu 1LA9 66 – 2LA (Siemens) Micromaster 430 6SE64302UD33-0DA0 (Siemens) BOP-2 3RV1042 – 4MA10 (Siemens) Chức Dòng (đm) Áp (đm) Số lượng Giá thành Ghi Quay quạt, thổi gió vào phòng 45.5A 3phase 400VAC $1001 P=26KW Điều khiển, bảo vệ động Iin=59A Iout=62A 3pha 380 ~ 480V (AC±10%) $1709 P=30KW $29.5 Phải có để cài đặt biến tần $281,96 3pha 380 ~ 480V $192 Uđk= 230VAC 380VAc 3x $9,72 cực, dùng cho đầu vào Inverter 24VAc $134 Phải dung biến cho cảm biến 1pha 230VAC $8 pha 220V 7x $7 220 VAC $8,82 Lắp vào biến tần để làm dao diện cài đặt cho biến tần Bảo vệ ngắn 80A mạch, Iq=100KA tải Contactor 3RT10461AP00 (Siemens) Đóng cắt Cầu chì mạch động lực 3NA3824 (Siemens) Bảo vệ Biến tần Cảm biến DRTE2201 (Satchwell) Cầu chì mạch điều khiển 5SG7610 (Siemens) ∅ 22mm Đèn báo Nút nhấn Hồi tiếp tín hiệu nhiệt dạng áp Bảo vệ tải mạch điều khiển Báo trạng KH-2203L-2 thái (Siemens) Nhấn điều HW1Ekhiển đóng BV411R cắt, vận 80A 16A 3pha 380 ~ 480V Mua với màu: blue, green, red, yellow Khóa, hồi vặn xoay Màu đỏ (Siemens) hành thiết bị Biến trở 10kOhm Cable cho mạch động lực Cable cho mạch điều khiển CV 2.0mm2 (Cadivi) Biến áp 220/24VAc Biến áp 220/24VAC Kết nối mạch động lực Kết nối mạch điều khiển Lấy áp 24 VAC cho cảm biến Tủ điện Sản xuất VN Lắp đặt thiết bị vào CV 16mm2 (Cadivi) ∅ 40mm $0.5 Dùng để thiết lập giá trị đặt nhiệt độ 101A 400VAc 50 mét 50x $1.73/m dài 50m lỏi đồng 20A 240VAc 10 mét 10x $0.2/m lỏi đồng $2 $81.17 1200*600*350*1 cánh 1.5 - khóa vặn tay Tổng giá thành : $ 3.593,61 USD tương đương 65 triệu VNĐ [...]... tốc độ tức thời của động cơ ngay tại thời điểm động cơ bị mất điều khiển, điển hình là trường hợp bị mất điện và có điện lại ngay tức thì… phù hợp với đối tượng điều khiển là quạt gió • Nếu không có chức năng này thì động cơ khi bị mất điều khiển thì khi có tín hiệu điều khiển lại thì động cơ sẽ được khởi động lại từ đầu với tần số ngõ ra dành cho mục đích khởi động, mà tốc độ của quạt đang ở tốc độ... chưa làm việc nghĩa là động cơ chưa hoạt động , đèn được cấp nguồn 220V thông qua tiếp điểm thường đóng của Relay 3 của biến tần - Lamp Run : báo hiệu biến tần đang trong trạng thái hoạt động nghĩa là động cơ đang hoạt động Để làm được điều này ta nối đèn báo hiệu vào tiếp điểm thường mở của Relay 3 Ta phải thiết lập chức năng đảo trạng thái của Relay 3 khi biến tần đang hoạt động Bằng cách thiết lập... GIẢI PHÁP 1 Mạch động lực : a Với cảm biến có ngõ ra là tín hiệu điện áp :  Để ổn định được nhiệt độ phòng ta cần điều khiển tốc độ quạt theo giá trị sai lệch giữa nhiệt độ đặt và đo - Nếu nhiệt độ đặt lớn hơn nhiệt độ đo : tăng tốc độ quạt - Nếu nhiệt độ đặt bé hơn nhiệt độ đo : giảm tốc độ quạt - Nếu nhiệt độ đặt bằng nhiệt độ đo : giữ nguyên tốc độ quạt  Để điều khiển được tốc độ quạt ta dùng chức... khi biến tần làm việc quá tải  Công tắc tơ có nhiệm vụ đóng cắt nguồn cung cấp cho biến tần sẵn sàng hoạt động Khi biến tần làm việc quá tải ta xuất tín hiệu điều khiển mở tiếp điểm Contactor để cách ly biến tần với nguồn điện, tránh hư hỏng  Nhiệm vụ của biến tần là điều khiển và bảo vệ cho động cơ b Với cảm biến có tín hiệu ngõ ra là dòng điện từ 4 – 20 mA  Khác với tín hiệu hồi tiếp là điện áp thì... 1LA9 66 – 2LA (Siemens) Micromaster 430 6SE64302UD33-0DA0 (Siemens) BOP-2 3RV1042 – 4MA10 (Siemens) Chức năng Dòng (đm) Áp (đm) Số lượng Giá thành Ghi chú Quay quạt, thổi gió vào phòng 45.5A 3phase 400VAC 1 $1001 P=26KW Điều khiển, bảo vệ động cơ Iin=59A Iout=62A 3pha 380 ~ 480V (AC±10%) 1 $1709 P=30KW 1 $29.5 Phải có để có thể cài đặt biến tần 1 $281,96 3pha 380 ~ 480V 1 $192 Uđk= 230VAC 380VAc 3 3x... tạo được giá trị điện áp 0 – 10V - Thiết lập kênh hồi tiếp giá trị nhiệt độ đo về vòng điều khiển kín PID là ngõ vào Analog input 2 (ADC 2) Tín hiệu hồi tiếp từ cảm biến về là 0 – 10V tương ứng với 0 – 40 độ C - Chức năng điều khiển PID sẽ so sánh giá trị tham chiếu và giá trị hồi tiếp để điều khiển tốc độ quạt nhằm ổn định nhiệt độ phòng  Aptomat dùng để bảo vệ ngắn mạch khi có sự cố xảy ra  Cầu... tắc tơ : có chức năng đóng cắt cung cấp nguồn cho biến tần, bảo vệ biến tần khi xảy ra quá tải, lúc này ta điều khiển mở tiếp điểm của công tắc tơ để cách ly nguồn với biến tần Loại : 3RT1046-1AP00 Công suất: 45KW/400VAC Áp điều khiển: 230VAC Phối hợp bảo vệ loại 1 phù hợp với ứng dụng quạt gió Với khung phía trên là chọn Contactor cùng CB phối hợp bảo vệ kiểu 2 Đặc tính bảo vệ quá tải: class 10 Kích... biến theo như sơ đồ kết nối mạch động lực Nguồn cấp cho cảm biến là 24 VDC Giá trị dòng hồi tiếp từ 4 – 20 mA tương ứng 0 – 50 độ C 2 Mạch điều khiển :  Nguồn cấp cho mạch điều khiển là 220 VAC được lấy từ 1 dây pha và 1 dây trung tính của lưới điện Có cầu chì bảo vệ quá tải  Dùng 1 button latching để cung cấp nguồn cho biến tần và 2 relay có sẵn trên biến tần để điều khiển các đèn báo hiệu  Cụ thể... tín hiệu ra là dòng điện 4 – 20 mA - Type : Sensor temperature room 536 – 779 Siemens - Power supply : 24 VDC - Temperature range : 0 – 50 độ C 7 Chọn cable : a Chọn cable cho động cơ : Tiết diện max: 16mm2 Chiều dài cáp (Động cơ và Biến tần): dài nhất là 50m, tùy chọn để thuận tiện lắp đặt, vi thiết kế không có Choke (cái để giảm dòng tồn dư do tải có tính dung, thường thì dây dài, cáp để gần nhau... của Cadivi - Dây điện CV 16mm² giá 23,300 VNĐ/m Cáp vào ra biến tần : => để thống nhất với 1 loại cáp với động cơ ta chọn cáp như cáp của dộng cơ đã chọn ở trên Cáp đấu nối mạch đk biến tần: Tiết diện cho phép: 0.08 -> 2.5 mm2 Dây điện CV 2.0mm² (Cadivi) 3,400 Vnd/m 8 Chọn các thiết bị cho mạch điều khiển : a Đèn báo hiệu : b Nút nhấn : 9 Chọn tủ điện : 300mm 520mm >=1200mm 245mm 275mm 300mm  Chọn tủ ...ĐỀ TÀI NHÓM 12 Quạt gió : điều khiển quạt gió làm mát cấp khí lạnh cho phòng từ máy điều hoà, điều khiển theo nhiệt độ phòng Quạt có công suất 25 kW, Chọn động cơ, AC drive Siemens để điều khiển. .. điện I GIẢI PHÁP CHO ĐỀ TÀI Cần thiết bị: Bộ điều khiển Động quạt gió Cảm biến nhiệt độ phòng Các thiết bị bảo vệ cho hệ thống Giải pháp sơ lược:  Động cơ: Theo yêu cầu đề tài, quạt có công suất... chọn động có công suất phù hợp Ta chọn động có công suất 26 KW  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