BÁO CÁO THỰC TẬP KỸ THUẬT BÀI 1: CHUYỂN ĐỔI NGUỒN TỰ ĐỘNG BẰNG BỘ ATS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN *** BÁO CÁO THỰC TẬP KỸ THUẬT Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Tuấn Ninh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Quyền Hà Nội, tháng năm 2019 BÀI 1: CHUYỂN ĐỔI NGUỒN TỰ ĐỘNG BẰNG BỘ ATS I Tìm hiểu chuyển nguồn tự động ATS Bộ ATS gì? Bộ ATS (Automactic Transfer Switch) hệ thống chuyển đổi nguồn tự động Khi điện lưới máy phát tự động khởi động đóng điện cho phụ tải Khi nguồn lưới phục hồi hệ thống tự chuyển nguồn trở lại tự động tắt máy phát ATS thường dùng để chuyển đổi nguồn lưới-lưới lưới-máy phát Bộ ATS giúp bảo vệ vận hành thiết bị liên tục, không bị gián đoạn, trì nguồn điện nhà máy tránh cho thiệt hại kinh tế điện đột ngột Đặc điểm chung  Được sử dụng mạng pha dây mạng pha  Cho phép nguồn ưu tiên hệ thống mạng điện có nhiều nguồn  Tùy chọn chế độ điều khiển xung hay dạng mức  Giám sát thấp áp áp cao nguồn điện hay nguồn điện dự phịng  Giám sát tân số nguồn điện lưới nguồn điện dự phịng  Lập trình timer trì hoãn khởi động chuyển mạch hay tắt máy phát  Lập trình hoạt động theo thời gian ngày hay đêm, ngày nghỉ, tuần tháng năm  Hiển thị thơng số (tần số, điện áp) nguồn nguồn dự phòng dùng LCD  Hiển thị trạng thái nguồn điện, báo cố trạng thái test  Nguồn điện hoạt động từ điện áp 160VAC tới 250VAC với tần số 50Hz  Tích hợp đồng thời gian thực, thời gian hoạt động tháng tồn nguồn nguồn dự phịng Chức ATS  Tự động chuyển nguồn điện  Tự động khởi động máy phát lưới  Quá trình khởi động máy phát có cố lưới dừng việc khởi động đưa tín hiệu cảnh báo  Thực trình kiểm tra điện áp đạt yêu cầu thực đóng tải  Bảo vệ pha, áp, tải Nguyên lý hoạt động tủ ATS Nguyên lý hoạt động tủ ATS theo dõi nguồn điện chuyển tín hiệu khởi động đến máy phát điện nguồn điện xảy cố… ATS theo dõi tình trạng hoạt động nguồn điện cung cấp điện dự phịng nguồn điện bị số lỗi như: pha, thấp áp, tần số mức cho phép, trung tính, điện hồn toàn Hệ thống điều khiển đưa lệnh hoạt động tự động:  Ngưng cung cấp nguồn lưới vào phụ tải  Khởi động động sơ cấp (máy nổ diesel máy dự phòng khác pin lượng mặt trời)  Đóng nguồn điện cung cấp từ máy phát vào phụ tải  Khi nguồn điện phục hồi hệ thống điều khiển tự động: - Ngắt nguồn cung cấp từ máy phát khỏi phụ tải - Đóng lại nguồn điện lưới vào tải - Tạo tín hiệu dừng động sơ cấp (động diesel máy dự phòng khác pin lượng mặt trời) máy phát, sau thời gian tổ máy phát vận hành trạng thái không tải Ý nghĩa Việc cung cấp nguồn điện liên tục quan trọng hệ thống điện đòi hỏi tính liên tục cao hệ thống điện người ta thường xây dựng hệ thống nguồn cấp cung cấp từ máy biến nguồn cấp dự phòng từ máy phát điện Bộ chuyển nguồn tự động ứng dụng để thực chức chuyển nguồn sang nguồn dự phịng nguồn cung cấp bị gián đoạn II Nội dung thực hành Bộ ATS tủ DEMO đấu nối để điều khiển ACB1 ACB2 Bộ ATS điều khiển đóng mở ACB cách cấp nguồn vào cuộn đóng mở ACB tương ứng Bộ chuyển nguồn lắp đặt sẵn tủ đóng cắt với nguồn Source (từ máy biến thế) Source (từ máy phát) Hai nguồn tủ DEMO xây dụng phương pháp giả lập, nguồn MBT nguồn máy phát lấy từ nguồn vào qua contactor KM1.A KM1.B Khi hoạt động chế độ bình thường (nguồn MBT) contactor KM1.A trạng thái đóng hoạt động chế độ máy phát, contactor KM1.B trạng thái đóng Dưới điều kiện hoạt động bình thường, ATS giám sát nguồn Source nguồn lưới ATS truyền tín hiệu để kích hoạt máy phát điện sau thời gian TS, nguồn khẩn cấp sẵn sàng ATS kích hoạt mở QF1 (ACB2000) đóng QF2 (ACB1600) sau khoảng thời gian TCE, kể từ lúc đó, hệ thống cung cấp máy phát điện QF2 Khi nguồn lưới trở lại bình thường, ATS chờ khoảng TBS trơi qua, ATS kích hoạt trở lại nguồn lưới cách mở máy cắt QF2 đóng máy cắt QF1 sau thời gian trễ TF trôi qua Các thời gian trễ TS, TCE TCN thay đổi cài đặt vào ATS Trình tự bước thực hiện:  Bước 1: Cấp nguồn cho tủ đóng cắt  Bước 2: Bật chế độ ATS cách vặn chuyển công tắc ATS sang chế độ EN chuyển công tắc trạng thái nguồn cấp Normal, chờ khoảng 10s chờ đến hệ thống chuyển sang trạng thái hoạt động ổn định  Bước 3: Chuyển công tắc trạng thái nguồn cấp sang chế độ Fail quan sát hoạt động hệ thống, ghi nhận lại thời gian chuyển đổi từ lúc nguồn Source đến lúc nguồn Source chuyển sang hoàn toàn  Bước 4: Chuyển công tắc trạng thái nguồn cấp ngược lại chế độ Normal quan sát hoạt động hệ thống, ghi nhận lại thời gian từ lúc có nguồn lưới đến lúc hệ thống chuyển hoàn toàn ngược lại hoạt động nguồn lưới  Bước 5: Thực hành thay đổi thời gian TS, TBS III Kết Sau thực xong bước trên, ta đo được:  Thời gian chuyển sang nguồn source TS: 25.97s  Thời gian chuyển sang nguồn source TBS: 29s  Có thời gian thời gian xử lý lúc nguồn bị hay có trở lại đến lúc máy cắt hoạt động BÀI 2: KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ THEO CHẾ ĐỘ I Tìm hiểu chế độ khởi động Khởi động trực tiếp 1.1 Khởi động trực tiếp gì? Phương pháp khởi động trực tiếp phương pháp có tính đơn giản áp dụng cho cho động có cơng suất khác Bằng cách đóng pha động từ trực tiếp vào ba pha nguồn cơng tắc khí 1.2    1.3   Ưu điểm Thiết bị khởi động đơn giản Momen khởi động lớn Thời gian khởi động nhỏ Nhược điểm Dòng khởi động lớn làm ảnh hưởng đến phụ tải khác Phương pháp dùng cho động có cơng suất nhỏ cơng suất 1.4 nguồn lớn nhiều lần công suất động Ứng dụng Hiện nay, phương pháp khởi động trực tiếp ứng dụng cho lực quán tính nhỏ tâm, tiện, bơm ly, máy mài, máy khoan cần … 1.5 Trình tự thực thí nghiệm  Bước 1: Tiến hành đấu dây cho chế độ khởi động trực sơ đồ nguyên lý Đấu đầu dây U1,V1,W1 vào Terminal X5(1,2,3) W2,U2,V2 vào Terminal X6(1,2,3) sau đấu đầu cấp nguồn L1-1, L1-2,L1-3 vào Terminal X7(1,2,3) Sau hoàn thành đấu nối cho động cơ, tiến hành đóng MCCB(Q3) cầu chì F16 Động thực khởi động trực tiếp chế độ tam giác  Bước 2: Bấm nút Start để khởi động động ghi nhận lại giá trị dòng khởi động quan sát thay đổi tốc độ, phản ứng động cơ, ghi nhận lại thời gian từ lúc bấm nút Start đến lúc tốc độ động ổn định (Tstart)  Bấm nút Stop để dừng động cơ, quan sát suy giảm tốc độ động cơ, ghi nhận lại thời gian từ lúc bấm nút stop đến động dừng hẳn (Tstop) 1.6 Sơ đồ đấu nối: Khởi động Y/∆ 2.1 Ưu, nhược điểm Khởi động theo phương pháp chuyển từ đấu sang tam giác có ưu điểm dòng điện khởi động giảm lần so với khởi động mạch đấu tam giác, 7kWvậy dễ khởi động động có cơng suất lớn, nhược điểm momen khởi động không cao, giảm lần so với khởi động trực tiếp, xuất nhiễu điện trường tượng sụt áp cục chuyển chế độ sang tam giác Phương pháp dùng cho động lúc máy làm việc bình thường nối Δ, khởi động nối Y, sau tốc độ quay gần ổn định chuyển nối Δ để làm việc 2.2 Nguyên tắc Nguyên tắc phương pháp lúc đầu cho động chạy chế độ đấu sau khoảng thời gian chuyển sang sang đấu tam giác Việc sử dụng phương pháp phụ thuộc vào công suất động có lớn hay khơng, thường 7kW khởi động trực tiếp với động lớn phải dùng khởi động mềm hay biến tần 2.3 Trình tự thực thí nghiệm  Bước 1: Tiến hành đấu dây cho chế độ khởi động tam giác theo sơ đồ nguyên lý Đấu đầu dây U1,V1,W1 vào Terminal X5(4,5,6) W2,U2,V2 vào Terminal X6(4,5,6) sau đấu đầu cấp nguồn L11, L1-2,L1-3 vào Terminal X7(4,5,6) Sau hoàn thành đấu nối cho động cơ, tiến hành đóng MCCB(Q3) cầu chì F17 Động đươcj thực khởi động trực tiếp chế độ Y 5s sau chuyển qua chế độ ∆ Thời gian chuyển đổi thực timer CT – ERE  Bước 2: Bấm nút Start để khởi động động ghi nhận lại giá trị dòng khởi động quan sát thay đổi tốc độ, phản ứng động cơ, ghi nhận lại thời gian từ lúc bấm nút Start đến lúc tốc độ động ổn định (Tstart)  Bước 3: Bấm nút Stop để dừng động cơ, quan sát suy giảm tốc độ động cơ, ghi nhận lại thời gian từ lúc bấm nút stop đến động dừng hẳn (Tstop) 2.4 Sơ đồ đấu nối: Khởi động Soft Starter 3.1 Khởi động mềm? Khởi động mềm (Soft Start) khởi động dùng biến đổi điện áp xoay chiều để điều khiển điện áp stato cách điều khiển góc kích SCR (Silicon Controler Rectifier).Thường dùng cho động vừa lớn, động nhỏ dùng phương pháp đổi – tam giác 3.2 Cấu tạo khởi động mềm:  Bộ phận điều khiển (tùy loai có hình bàn phím điều khiển vít hay cài đặt vặn biến trở)  Thyristor hay SCR dùng để điều khiển, đóng ngắt dịng điện  Tản nhiệt quạt làm mát  Contactor Bypass ( tùy theo loại khởi động mềm có sẵn hay khơng có sẵn)  Vỏ bảo vệ tùy loai theo tiêu chuẩn bảo vệ môi trường sử dung phận điều khiển: điều khiển số khí, ngõ chức rờle báo trạng thái, điều khiển bảo vệ chống nhiệt, tải, cồng kết nối truyền thông Modbus, Profibus, điều khiển thời gian khởi động biến trở hay hình 3.3 Nguyên tắc khởi động mềm Khởi động mềm dùng để điều khiển động điện nhằm bảo vệ chống sụt áp hệ thống điện, làm giảm hao mòn hệ thống máy móc khí, giúp động khởi động dừng êm, số ứng dụng khởi động mềm có chức chống q dịng đột ngột bảo vệ thiết bị, có thề điều khiển Momen xoắn (Torque Control) theo sát tải motor điện tính giảm tuyến tính giúp giảm dịng cách từ từ theo yêu cầu sử dụng 3.4 Công dụng 10  Đặc trưng khởi động mềm khác với phương pháp khởi động khác Khởi động mềm có thysistor mạch chính, điện áp đặt vào động điều chỉnh với bảng mạch in Bộ khởi động mềm sử dụng thực tế trình bắt đầu khởi động điện áp đặt vào động thấp Dịng khởi động mơ men khởi động thấp  Trong phần đầu khởi động, điện áp đặt vào động thấp … Nói cách khác, loại bỏ dao động khơng cần thiết trình khởi động Dần dần, điện áp mô men tăng lên để động bắt đầu tăng tốc Một lợi ích phương pháp khởi động mềm khả để điều chỉnh mơ men xác cần thiết cho dù ứng dụng tải hay không  Khởi động mềm giúp tránh ảnh hưởng nhiều cho thiết bị máy móc, kết chi phí bảo trì thấp  Một tính khởi động mềm chức dừng mềm, chức thực hữu ích dừng bơm, nơi mà xảy tượng búa nước dừng trực tiếp khởi động sao- tam giác khởi động trực tiếp Chức dừng mềm hữu ích dừng băng tải vận chuyển vật liệu dễ vỡ, bị hư hỏng vành đai dừng nhanh 3.5 Ưu điểm Có thể điều chỉnh trơn, phạm vi điều chỉnh rộng, sử dụng dừng mềm, với phát triển điện tử cơng suất giá khơng cao hoạt động ổn định, dùng kết hợp để điều chỉnh tốc độ động 3.6 Nhược điểm Khó thi cơng, khó bảo trì bảo dưỡng, điện áp dịng điện sau điều chỉnh khơng sin hồn tồn, điều chỉnh bị méo biên độ sóng hài củng cao 3.7 Ứng dụng:  Động điện cho chuyên chở vật liệu 11  Động bơm  Động vận hành non tải lâu dài  Động có chuyển đổi (ví dụ hộp số, băng tải )  Động có qn tính lớn (quạt, máy nén, bơm, băng truyền, thang máy, máy nghiền, máy ép, máy khuấy, máy dệt …) 3.8 Trình tự nghiệm  Bước 1: Tiến hành đấu dây cho chế độ khởi động trực sơ đồ nguyên lý Đấu đầu dây U1,V1,W1 vào Terminal X5(7,8,9) W2,U2,V2 vào Terminal X6(7,8,9) sau đấu đầu cấp nguồn L1-1, L22,L3-2 vào Terminal X8(1,2,3) Sau hoàn thành đấu nối cho động cơ, tiến hành đóng Switch fuse(F27) cầu chì F18 Kích hoạt chế độ khởi động Soft starter cách chuyển công tắc sang chế độ EN  Bước 2: Điều chỉnh thống số cho Softarter mà hình HMI sau: - Dòng định mức Ie= 9A - Chế độ khởi động (Start mode): Voltage ramp - Chế độ dừng (Stop mode): Voltage ramp  Bước 3: Bấm nút Start để khởi động động ghi nhận lại giá trị dòng khởi động quan sát thay đổi tốc độ, ghi nhận lại thời gian từ lúc bấm nút Start đến lúc tốc độ động ổn định (Tstart)  Bước 4: Bấm nút Stop để dừng động cơ, quan sát suy giảm tốc độ động cơ, ghi nhận lại thời gian từ lúc bấm nút stop đến động dừng hẳn (Tstop) 3.9 Sơ đồ đấu dây 12 13 Khởi động động biến tần 4.1 Ưu điểm  Cho phép mở rộng dải điều chỉnh nâng cao tính chất động học hệ thống điều chỉnh tốc độ động xoay chiều  Hệ thống điều chỉnh tốc độ động biến tần có kết cấu đơn giản, làm     việc nhiều môi trường khác Khả điều chỉnh tốc độ động dễ dàng Có khả đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác Các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động lúc (dệt, băng tải ) Đầy đủ chức bảo vệ động cơ: Quá dòng, áp, pha, đảo pha…  Có thể kết nối mạng với hệ thống điều khiển trung tâm 4.2 Nhược điểm  Đòi hỏi người lắp đặt vận hành thiết bị phải có kiến thức định  Chi phí đầu tư ban đầu cao 4.3 Ứng dụng Ứng dụng phương pháp khởi động biến tần gồm có quạt – bơm ly tâm, băng chuyền, máy đúc ép, náy nén, máy trộn, máy tháo tời – tời điện, máy ly tâm, cần trục, pa lăng… Những ứng dụng chiếm từ 30% đến 40% ứng dụng biến tần giới, chạy lượng lưu lượng tùy chọn để tăng hiệu suất hiệu Đồng thời, sử dụng nhiều động đồng tải chia sẻ động với 4.4 Trình tự nghiệm  Bước 1: Tiến hành đấu dây cho chế độ khởi động biến tần ACS 50 theo sơ đồ nguyên lý Đấu đầu dây U1,V1,W1 vào Terminal X5(10,11,12) W2,U2,V2 vào Terminal X6(10,11,12) sau đấu đầu cấp nguồn L1-1, L2-2,L3-2 vào Terminal X8(4,5,6) Sau hoàn thành đấu nối cho động cơ, tiến hành đóng Switch fuse(F27) cầu chì F19  Bước 2: Điều chỉnh thống số cho Softarter mà hình HMI sau: 14 - Chọn chế độ điều khiển Local cách ấn phím tín - hiệu LOC xuất phía góc phải hình HMI Cài đặt thơng số cho motor: đọc thông số ghi bảng thông số động cơ, sau điền thơng số vào biến tần Cài đặt thông số cho motor group 99 theo trình tự:  APPLIC MACRO 9902 (Application macro): Chọn chế độ ABB Standard  MOTOR CTRL MODE 9904 (Motor control mode): Chọn chế độ: Vector speed/ Mode  Các thông số: MOTOR NOM VOLT, MOTOR NOM CURR, MOTOR MON PREQ, MOTOR NOM SPEED, MOTOR MON POWER: cài đặt theo thống số động (điện áp 380V, dòng điện 8,9A, Tần số: 50Hz, Tốc độ 1435r/min, công suất: 4Kw)  Di chuyển tới Group 21: Start/Stop để chọn chế độ khởi động, chế độ dừng: Start function: Chọn chế độ Auto (mode 1), Stop function: Chế độ Ramp (mode 2), di chuyển tới Group 22: ACCEL/DECEL để định thời gian khởi động thời gian dừng  Bước 3: Bấm nút Start để khởi động động ghi nhận lại giá trị dòng khởi động quan sát thay đổi tốc độ, phản ứng động cơ, ghi nhận lại thời gian từ lúc bấm nút Start đến lúc tốc độ động ổn định (Tstart)  Bước 4: Bấm nút Stop để dừng động cơ, quan sát suy giảm tốc độ động cơ, ghi nhận lại thời gian từ lúc bấm nút stop đến động dừng hẳn (Tstop) 4.5 Sơ đồ đấu dây 15 16 II Kết Kiểu khởi động Dòng Thời Thời Phản ứng động khởi khởi gian gian động động khởi dừng (A) động (s) (s) Trực tiếp Động khởi động Y/∆ sau ấn RUN Động quay chậm sau thời 10 gian tăng tốc đến tốc độ làm Khởi động mềm 5.5 20 24 việc Lúc ấn RUN động trễ sau tăng tốc nhanh đến tốc độ làm Khởi động biến tần 8.59 4.43 việc Lúc ấn RUN động tăng tốc từ từ đến tốc độ làm việc Nhận xét: Với chế độ khởi động có ưu nhược điểm riêng, cần xem xét trường hợp cụ thể để chọn phương pháp khởi động hợp lý 17 BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BẰNG BIẾN TẦN I Ý nghĩa điều khiển động biến tần Sử dụng biến tần điều khiển tốc độ động công nghiệp băng tải đảm bảo vận hành tin cậy giảm chi phí bảo dưỡng tiết kiệm lượng tiêu thụ Biến tần giúp bảo vệ băng tải thiết bị khí cách kiểm sốt xác vận tốc momen động cơ, kéo dài thời gian hoạt động băng tải giảm thiểu chi phí vận hành bảo dưỡng Hệ truyền động cơng nghiệp có momen khởi động lớn Momen khởi động lớn dẫn đến dễ làm hỏng thiết bị khí tải nguồn cấp điện Biến tần tạo momen khởi động cao đảm bào dòng điện khởi động giới hạn cho phép lưới, dịng điện khởi động khơng bị tăng cao điện áp lưới không bị sụt q trình khởi động Ngồi ra, biến tần cịn điều chỉnh hệ số cơng suất ln giá trị ổn định góp phần giữ ổn định lưới điện Với lưới điện ổn định hơn, tất thiết bị điện nhà máy vận hành tin cậy hơn, nâng cao suất giám hỏng hóc Băng tải khởi động trơn với momen điều khiển phù hợp làm giảm bớt cố căng trượt băng tải Bên cạnh việc giảm thiểu cố vận hành băng tải, biến tần mang lại vận hành hiệu cách điều khiển trơn xác tốc độ động băng tải, cho phép điều chỉnh tốc độ băng tải phù hợp với yêu cầu quy trình sản xuất Biến tần kết nối với hệ thống tự động nhà máy để giám sát lượng tải, vận tốc từ tính tốn tổng lượng hàng tải Tiết kiệm lượng, lượng tiết kiệm chạy động tốc độ thấp theo yêu cầu tài tiết kiệm nhờ bỏ thiết bị bù công suất phản kháng Hơn trường hợp băng tải có nhiều đoạn chạy dốc xuống, băng tải chuyển hóa thành lượng điện để trở lưới với biến tần hãm tái sinh Khi lượng phát từ động chế độ máy phát (chạy băng tải đoạn xuống dốc) sử dụng để chạy động khác chạy chế độ động Biến tần giúp q trình bảo dưỡng băng tải dễ dàng cho phép 18 đảo chiều quay động Biến tần cho phép đảo chiều dừng băng tải vị trí cần thiết để tiện sửa chữa Nếu băng tải bị kẹt , biến tần phát dùng băng tải lại Bằng việc nâng cao tính ổn định, giảm bớt chi phí bảo dưỡng, điều khiển xác hơ, tiết kiệm lượng hơn, biến tần rõ ràng mang lại nhiều lợi ích cho băng tải riêng thiết bị ngành cơng nghiệp nói chung II Nội dung thực hành Biến tần ACS 550 thực việc khởi động, điều khiển động chế độ Local Remote Chế độ Local cho phép người vận hành trực tiếp điều khiển thơng qua hình HMI biến tần Chế độ Remote cho phép điều khiển thông qua ngõ vào kĩ thuật số analogue, cơng nghiệp với chế độ Remote tín hiệu ngõ vào kĩ thuật số analogue thường cung cấp ngõ kĩ thật số, analogue PLC hay điều khiển khác Biến tần cịn có chức giao tiếp Bus để giao tiếp với thiết bị hệ thống truyền thông công nghiệp cho phép người vận hành điều khiển thông qua máy tính điều khiển phịng điều khiển trung tâm Trong biến tần cài đặt sẵn số MACRO, MARCO chế độ điều khiển cài đặt sẵn giúp người vận hành lựa chọn chế độ điều khiển nhanh chóng phù hợp Biến tần tủ DEMO xây dựng để thực chế độ điều khiển LOCAL REMOTE  Chế độ Local: Điều khiển tốc độ động trực tiếp qua hình HMI biến tần  Chế độ Remote: Điều khiển tốc độ biến tần thông qua ngõ kĩ thuật số (Digital Input) công tắc để thiết lập chế độ ngõ vào III Kết  Chế độ Local: Biết cách thực hành điều khiển động hình HMI: - Cài đặt thơng số động cơ, thông số khởi động, chế động dừng - Tăng, giẩm tốc độ động việc sử dụng phím lên, xuống - Đảo chiều động việc sử dụng phím DIR: Động giảm dần vận tốc 0, đảo chiều quay tăng tốc đến tốc độ ban đầu  Chế độ Remote: Biết cách thiết lập chế độ REMOTE sử dụng công tắc để khởi động, đảo chiều động cơ, điều khiển động tốc độ định trước 19