NGHIÊN cứu và THIẾT kế bộ KHỞI ĐỘNG mềm CHO ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG bộ 3 PHA

SVTH: VŨ LẠNH TRUNG PHỤ LỤC NHẬN XÉT CỦA GVHD: .3 NHẬN XÉT CỦA GVPB: LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN l ĐẶT VẤN ĐỀ n.TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ m GIỚI HẠN VẤN ĐỀ IV MỤC ĐÍCH NGHIÊN cứu .9 V:HÌNH ẢNH VỀ KHỞI ĐỘNG MỀM 10 CHƯƠNG II :CƠ SỞ LÍ THUYẾT 13 I.KHỞI ĐỘNG MỀM VÀ DỪNG MỀM 13 2.1 giới thiệu chung 12 2.2 kỹ thuật khởi động dừng khởi động 13 2.2.1 nhũng nét .13 2.2.2 dừng tự theo quán tính .14 2.2.3 dừng mềm 14 2.2.4 tiết kiệm lượng khỉ non tái 15 II.CÁC GIẢI PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG VÀ Ưu ĐIỂM CỦA Bộ KHỞI ĐỘNG MỀM ABB 16 2.3 khởi động mềm không thay đổi tần số nguồn cấp giống biến tần 16 2.3.1Quạtlytâm: 17 2.3.2 Bom ly tâm: 19 2.3.3 Máy nén : 20 2.4: ứng dụng 22 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ Bộ ĐIỀU KHIỂN (KHỞI ĐỘNG ĐỘNG KHƠNG ĐỒNG Bộ LỚP Tự ĐỘNG HĨA 10 trang SVTH: VŨ LẠNH TRUNG PHA) 29 I: Sơ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LựC.MẠCH ĐIỀU KHIÊN 29 n: Sự KHÁC BỆT CỦA KHỞI ĐỘNG MỀM so VỚI KHỞI ĐỘNG CÚNG 30 3.1 : Khởi động cứng: .30 3.2: Khởi động mềm: 30 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .30 I :PHẦN KẾT LUẬN 30 II: TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 LỚP Tự ĐỘNG HÓA 10 trang NHẬN XÉT CỦA GVHD: NHẬN XÉT CỦA GVPB: LỜI NÓI ĐẦU Đồ án mốc quan trọng để kiểm tra nhận thức sinh viên thời gian học tập kiến thức giảng dạy trường Đồng thời cịn đánh giá khả vận dụng lý thuyết để phân tích tổng hợp giải toán thực tế làm đồ án sinh viên trao đổi, học hỏi trao dồi kiến thức Nhận thức tầm quan trọng chúng em làm việc nghiêm túc vận dụng kiến thức sẵn có thân, đóng góp ý kiến bạn bè đặc biệt hướng dẫn ThS NGUYỄN VĂN PHƯỚC số thầy cô giảng dạy khoa điện Trường Cao Đẳng Cơng Thưong TPHCM để hồn thành đồ án Trong trình thực đề tài có nhiều sai sót hy vọng q thầy thơng cảm bỏ qua,chúng em xin chân thành cảm on quý thầy LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến thầy khoa đỉện Trường Cao Đắng Công Thương Thành Phổ Hồ Chí Mỉnh, đặc biệt thầy mơn truyền thụ cho nhóm chúng em kiến thức quý báu thời gian qua Chúng em xin chân thành cảm ơn ThS NGUYÊN VẦN PHƯỚC , giảng viên Trường Cao Đắng Cơng Thương Thành Phổ Hồ Chí Minh tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài liệu tạo điều kiện thuận lợi đế nhóm hồn thành đồ án Trường Cao Đắng Cơng Thương Thành Phổ Hồ Chí Minh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I ĐẶT VẤN ĐỀ Những thành tựu khoa học kỹ thuật có nhiều ứng dụng lớn sống công nghiệp Đã đem đến cho vô số thành to lớn ứng dụng điều khiển thiết bị điện, động điện quạt động bơm Nội dung đề tài mà chúng em thực “ NGHIÊN cứu VÀ THIẾT KẾ Bộ KHỞI ĐỘNG MỀM CHO ĐỘNG KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA” Động không đồng ba pha dùng rộng rãi cơng nghiệp, chúng có cấu trúc đơn giản, làm việc với độ tin cậy, có nhược điểm dịng điện khởi động lớn, gây sụt áp lưới điện.Vì đề tài chúng em phải nghiên cứu thiết kế khởi động mềm để điều khiển cho làm hạn chế dòng điện khởi động , đồng thời điều chỉnh tăng mô men mở máy cách hợp lý, chi tiết động chịu độ dồn nén khí hơn, tăng tuổi thọ làm việc an toàn cho động Ngoài việc tránh dòng đỉnh khởi động động cơ, làm cho điện áp nguồn ổn định không gây ảnh hưởng xấu đến thiết bị khác lưới điện II TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ ứng dụng khởi động mềm có ý nghĩa lớn quan trọng cơng nghiệp tiết kiệm điện lớn, tăng tuổi thọ làm việc động hoạt động không ảnh hưởng đến thiết bị khác lưới điện động vận hành.ứng dụng có giá trị để điều khiển điện áp đặt vào động giảm dòng khởi động xuống 1.5 đến lần dòng định mức, phụ thuộc vào chế độ tải động đóng trực tiếp vào lưới điện dịng khởi động động không đồng lớn từ đến lần đồng định mức.Điều gây ảnh hưởng lớn đến thiết bị dùng điện khác công suất lưới bị giới hạn hay cuối đường dây có sụt áp lớn.Có thể tăng dần điện áp theo chương trình thích hợp để điện áp tăng tuyến tính từ giá trị xác định đến điện áp định mức III GIỚI HẠN VẤN ĐỀ Đề tài “ NGHIÊN cứu VÀ THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CHO ĐỘNG KHÔNG PHA” giải vấn đề giảm dịng khởi cho động khởi động điều khiển điện áp đầu cực động hạn chế chưa thể nghiên cứu sâu tính thực khởi động mềm bán thị trường như: bảo vệ nhiệt cho động cơ, tích hợp hình thức giao tiếp mạng kiểu Modbus, điều khiển kết hợp với contactor nối tắt điều khiển xong tránh tổn hao nhiệt, có ngõ vào đa chức IV MỤC ĐÍCH NGHIÊN cứu • Đe tài chúng em tìm hiểu động không đồng pha nghiên cứu thiết kế khởi động mềm Mục đích thực đề tài nghiên cứu nguyên lý thiết kế mạch điện tử tìm hiểu tập lệnh vi điều khiển để lập trình điều khiển động Trong trình thực đề tài có nhiều sai sót hy vọng q thầy thơng cảm bỏ qua,chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy V:HÌNH ẢNH VỀ KHỞI ĐỘNG MỀM SVTH: vữ LẠNH TRUNG LỚP Tự ĐỘNG HÓA 10 trang 11 SVTH: vữ LẠNH TRƯNG Khởi động sao-tam giác : phương pháp tạo lực khởi động thấp Do lực tỷ lệ với bình phương dịng điện, lực động tạo chế độ cỏ thể không đủ mạnh để gia tốc cánh quạt đạt tới tốc độ định múc Khi chuyển sang chế độ tam giác, xung lực dòng điện tăng vọt với cường độ chí lớn so với khởi động trực tiếp Điều làm đai truyền động bị trượt Ta khắc phục cách kéo căng đai truyền, làm tăng áp lực lên ổ đỡ động quạt từ làm tăng phí bảo dưỡng Khởi động mềm: để khắc phục vấn đề đai truyền bị trượt, ta cần gỉàm momen lực thời điểm khởi động Các khởi động mềm ABB giảm điện áp cấp vào động thời điểm khởi động Sau điện áp tăng lên để kéo cánh quạt Bộ khởi động mềm cho phép ta điều chỉnh lực khởi động phù hợp vớỉ điều kiện khởi động nào, khơng tải lẫn tồn tải Dịng khởi động giảm tránh đượcsụtápnguồnlưới Một số khởi động mềm tích hợp sẵn bảo vệ non tải, dừng động cơkhỉ nhận thấy dịng điện bị sụt đứt dây đai Lựa chọn khởi động: Cánh quạt thường lớn, tạo lực quán tỉnh lớn nên khởi động thường khó khẩn Ta nên chọn khởi động mềm có cơng suất lớn cơng suất thực động Quán tính lớn quạt làm tăng thời gian dừng, ta nên tránh sử dụng chức dừng theo hàm dốc Thông số cài đặt khuyến nghị: Start ramp: 10 sec Stop ramp: sec Initial voltage: 30 % Current limit: *Ie 2.3.2 Bơm ly tâm: Có nhiều loại bom bom píttơng, bom ly tâm, bom trục vít Trong bom ly tâm loại phổ biến nhất, ta thảo luận loại bom Khởi động trực tiếp: khởi động bom khơng gây vấn đề điện làm hệ LỚPTỰĐỘNG HÓA10 trang 18 SVTH: VŨ LẠNH TRUNG thống ống dẫn bị mòn trầy xướt xung áp lực chất lỏng, đặt biệt dừng đột ngột Do quán tính cánh bom nhỏ momen hãm lớn, dừng trực tiếp bom đột ngột tạo xung búa áp lực lớn Neu thống dừng khơng có vấn đề, cần khởi động-dừng liên tục bào mịn tồn hệ thống bom Điều gây chi phí bảo trì lớn, chí phải dừng sản xuất bất thường để sửa chữa Khởi động sao-tam giác: dùng phương pháp giảm dòng khởi động Tuy nhiên động khơng đủ lực để khởi động không đạt tới tốc độ định mức chế độ Momen xoắn tải bậc hai trở nên lớn động đạt tới 80-85% tốc độ đinh mức Đe tiếp tục gia tốc lên tốc độ định mức, chế độ tam giác đưa vào, cơngtắctơ mở, cơngtắctơ tam giác đóng Đe tránh ngắn mạch, cần có thời gian trễ khoảng 50ms chuyển chế độ Tuy nhiên, momen hãm bom lớn, động giảm tốc khoảng thời gian Trong động có từ trường cơngtắctơ tam giác đóng vào, điện áp chênh lệch lưới động tăng lên gấp đơi, tới 800V lưới 400V Điện áp 800V tạo xung dịng điện cao, cao xung từ hóa cực đại khởi động trực tiếp Nó tạo xung lực lớn sau vài lần khởi động ,trục nối động tải bị hỏng Bên cạnh đó, ta dừng trực tiếp điều gây xung búa áp suất cao dừng Khởi động mềm: Bộ khởi động mềm ABB giúp làm giảm momen khởi động ban đầu động việc giảm điện áp cấp vào Trong q trình khởi động, tăng điện áp lên cho động đủ mạnh để gia tốc bom lên tốc độ định mức mà không gây xung lực hay xung dòng Bộ khởi động mềm hỗ trợ dừng bom nhờ chức giảm tốc theo hàm dốc điện áp đầu vào, LỚP Tự ĐỘNG HÓA 10 trang 19 SVTH: vữ LẠNH TRƯNG nhờ tránh xung búa áp suất cao dừng Tuy nhiên, nhiều trường hợp, chức chưa đủ Khi ta phải dùng khởi động mềm điều khiển momen nhằm giảm lực dừng động theo cách tổi ưu để tránh hoàn toàn tượng búa nước Một số khởi động mềm cịn có chức năng: bảo vệ non tải giúp bảo vệ động khỉ bơm nước, kích khởi động bơm khóa rôto để tránh hư hỏng bị kẹt vận hành Lựa chọn khởi động: bơm thường cỏ cánh bơm nhỏ với quán tính Điều giúp ta chọn khởỉ động mềm có cơng suất với công suất thực bơm Nếu bơm phải thường xuyên khơi động, 10 lần/giờ nên chọn cơng suất khởi động cao cấp LỚP Tự ĐỘNG HÓA 10 trang 20 SVTH: vữ LẠNH TRƯNG khuyến sô cài đặt nghị: ramp: sec ramp: 10 sec voltage: mode: % Torque control imit: 3.5 * le 2.3.3 Máy nén: Máy nén loại nhỏ thường loại pit-tông momen tải tăng tuyến tính theo tốc độ Máy nén trục vít dùng có u cầu lưu lượng khí lớn momen tải tăng theo bình phương tổc độ Truyền động động đầu nén loại dây đai trực tiếp qua bánh khí Hầu hết máy nén khởi động khỉ khơng tải LỚPTỰĐỘNG HÓA10 trang 21 SVTH: vữ LẠNH TRƯNG Khởi động trực tiếp: máy nén khởi động trực tiếp tạo xung học lớn lên thân mà cịn lên dây đai, khớp nối Điều làm giảm độ bền thiết bị.Trong trường hợp dùng đai truyền động, đai bị trượt nhiều khởi động momen khởi động lớn Khởi động sao-tam giác: gỉúp giảm xung lực dòng khởi động động tạo lực yếu khó gia tổc để tăng lên tốc độ định mức Khi chuyển sang chế độ tam giác, dòng momen tải tăng vọt gây xung lực khí lớn Khởi động mềm: Khởi động mềm ABB có khả giới hạn momen khởi động tới mức phù hợp với ứng dụng khác Nhờ vậy, khớp nối, ổ đỡ chịu xung áp lực, đai truyền động không bị trượt khởi động Chí phí bảo trì giảm xuống mức tối thiểu Dòng khởi động giải pháp từ 3- lần dòng đỉnh mức Lựa chọn khởi động mềm: Chọn khởi động mềm theo công suất thực động Nếu máy nén làm việc môi trường công nghiệp nặng, cần nâng công suất khởi động mềm lên cấp Tương tự, khởi động máy nén 10 lần/ phải nâng công suất khởi động mềm Thông sô cài đặt ] khuyến nghị: Start ramp: sec Stop ramp: sec Initial voltage: 30 % (piston ^compressor) 40 % (screw compressor) LỚP Tự ĐỘNG HÓA 10 trang 22 SVTH: vữ LẠNH TRƯNG 2.4: úng dụng ứng dụng khới động mềm trung áp nhà máy xi măng Đồng Bành Share on facebookshare on twitterShare on emailshare on printMore Sharing ServicesO Tên dự án: Cung cap, lắp đặt khởi động mềm trung áp cho Nhà máy xi măng Đồng Bành - tỉnh Lạng Sơn Thời gian thực hiện: 06/2010 Nội dung: - Cung cấp, lắp đặt, hiệu chỉnh khởi động mềm trung áp 6kV cho cụm lò quay, máy nghiền nhà máy xi măng - Các khởi động mềm trung áp điều khiển giám sát với mạng Profibus DP, tích hợp vào hệ thống DCS nhà máy LỚPTỰĐỘNG HÓA10 trang 23 SVTH: vữ LẠNH TRUNG ứng dụng khởi đông mềm khai thác tuyển than - cty CP Than Núi Béo Share on facebookshare on twitterShare on emailshare on printMore Sharing ServicesO - Tên dự án: Đầu tư thiết bị trì phát triển sản xuất năm 2008 - Cơng ty CP Than Núi Béo-TKV - Thời gian thực hiện: Tháng 08 năm 2008 - Nội dung: Cung cấp, vận chuyển, lắp đặt, hiệu chỉnh tủ biến tần Hitachi (công suất 45 kW, 55 kW, 75 kW), khời động mềm trung áp HRVS - DN 6kV, 140A khởi động mềm hạ áp RVS - DN 210 - 400 HOkW, 380V hãng Solcon (Israel): LỚP Tự ĐỘNG HÓA 10 trang 24 SVTH: vữ LẠNH TRƯNG HRVS-DN 70A-6000V Tủ khởi động mềm ốkv - 610 kw LỚP Tự ĐỘNG HÓA 10 trang 25 SVTH: vữ LẠNH TRUNG ứng dụng khởi đông mềm khai thác tuyển than - cty CP Than Coc Sáu Share on facebookshare on twitterShare on emailshare on printMore Sharing ServicesO Tên dự án: Cung cấp, lắp đặt tủ khởi động mềm công suất 1000kW - 6kv trọn bộ, đồng khởi động cho động bơm có cơng suất 630 - 1000 kw công ty CP Than Cọc Sáu - TKV (7.1) Thời gian thực hiện: tháng năm 2008 Nội dung: Cung cấp, lắp đặt tủ khởi động mềm HRVS - DN công suất 1210 kw, 6kV, 140A trọn bộ, đồng khởi động cho 03 động 630 -1000 kW LỚP Tự ĐỘNG HÓA 10 trang 26 SVTH: vữ LẠNH TRƯNG HRVS-DN 140A-6000V Tủ khởi động mềm 6kv - 1210kW LỚP Tự ĐỘNG HÓA 10 trang 27 SVTH: vữ LẠNH TRUNG Sơ đồ tủ khởi động mềm 6kv - 1210 kw lắp công ty CP than Cọc Sáu - TKV Theo biết khởi động động có phương pháp khởi động cứng khởi động mềm - Khởi động cứng phương pháp thường thấy động có cơng suất nhỏ (đổi sao/tam giác, khời động điện trởƯu điểm rẻ tiền, dễ kiểm tra, đấ nối, bảo trì bảo dưỡng, lắp đặt, hoạt động ổn định, dòng điện dạng sin Nhược điểm dùng cho đ/c cơng suất nhỏ, phạm vi hạn dịng khởi động khơng rơng, dịng điện khởi động điều chỉnh có cấp, khơng trơn - Khởi động mềm phương pháp thường dùng cho đ/c có cơng suất trung lớn Có nhiều cách chủ yếu điều áp xoay chiều biến tần Ưu điểm điều chinh trơn, phạm vi đỉều 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 Nhược điểm khó thỉ cơng, khó bảo trì bảo dưỡng, điện áp dịng điện sau điều chỉnh khơng sin hồn toàn, điều chỉnh bị méo biên độ sóng hài củng cao - Với khởi động mềm, nguyên lý điều khiển điều chỉnh góc mở van để điều LỚP Tự ĐỘNG HÓA 10 trang 28 SVTH: vữ LẠNH TRƯNG chỉnh dòng điện cung cấp cho đ/c góc điều chỉnh giảm dần đến góc mở van = tương ứng với dịng điện cấp cho đ/c lớn (dừng mềm ngược lại) Mình nói sơ điều áp xoay chiều sơ đồ điều khiển có nguyên tắc điều khiển hàng ngang điều khiển dọc Điều khiển dọc thông dụng theo sơ đồ sau: - Với nguyên tắc này, tín hiệu đồng lấy qua biến áp đồng pha (hoặc opto) để tạo tín hiệu đồng sau điều chế tạo điện áp tựa Điện áp tựa so sánh với mạch tạo điện áp điều khiển (thường xây dựng mạch PI) cho điện áp so sánh để làm tín hiệu cho mạch tạo xung đơn (có trường hợp xung chùm) Xung đơn tạo xung định thời điểm mở van Neu dùng điều áp xoay chiều SCR đấu // ngược cần có xung kép có thêm mạch tạo xung kép Khi có xung kép tồn khuếch đại, qua biến áp xung điều khiển góc mở van - Sơ lược vậy, cịn cơng suất với đ/c từ khoảng vài chục k trở lên Nhưng sống hàng ngày, dimmer điều chỉnh quạt trần hay đèn củng điều áp xoay chiều LỚP Tự ĐỘNG HĨA 10 trang 29 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ Bộ ĐIỀU KHIỂN (KHỞI ĐỘNG ĐỘNG Cơ KHÔNG ĐỒNG Bộ PHA) I: Sơ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LựC,MẠCH ĐIỀU KHIỂN II: Sự KHÁC BIỆT CỦA KHỞI ĐỘNG MỀM so VỚI KHỞI ĐỘNG CÚNG 3.1: Khỏi động cứng: phương pháp thường thấy động có cơng suất nhỏ (đổi nối sao/tam giác, khởi động điện trở Ưu điểm rẻ tiền, dễ kiểm tra, đấ nối, bảo trì bảo dưỡng, lắp đặt, hoạt động ổn định, dòng điện dạng sin Nhược điểm dùng cho đ/c cơng suất nhỏ, phạm vi hạn dịng khởi động khơng rơng, dịng điện khởi động điều chỉnh có cấp, khơng trơn 3.2: Khỏi động mềm: phương pháp thường dùng cho đ/c có cơng suất trung lớn Có nhiều cách chủ yếu điều áp xoay chiều biến tần Ưu điểm 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 Nhược điểm khó thi cơng, khó bảo trì bảo dưỡng, điện áp dịng điện sau điều chỉnh khơng sin hoàn toàn, điều chỉnh bị méo biên độ sóng hài củng cao CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I :PHẦN KẾT LUẬN Qua thời gian thực đề tài luận vãn “NGHIÊN cứu VÀ THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CHO ĐỘNG KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA”.Cuối chúng em hồn thành đề tài Chúng em giải tốt mục đích đề tài thiết kế điều khiển để điều khiển hạn chế dòng dòng khởi động động không gây tượng sụt áp cho lưới điện gây ảnh hưởng tới thiết bị khác vận hành lưới điện.Nhưng vấn hạn chế mà chúng em chưa giải như: -1 Thiết kế mạch bảo vệ nhiệt cho động bảo vệ tải,mất pha —1 Điều khiển kết hợp với contactor nối tắt điều khiển xong tránh tổn hao nhiệt Hướng giải quyết: Chúng em cố gắng nghiên cứu tìm hiểu qua nhiều tài liệu để khắc phục hạn chế chưa giải hoàn chỉnh khởi động mềm hy vọng ứng dụng công nghiệp khởi động mềm thị trường sử dụng Trong trình thực đề tài chúng em gặp nhiều khó khăn bị hạn chế kiến thức thời gian thực đề tài nhờ tận tình hướng dẫn ThS Nguyễn Văn Phước nên cuối chúng em hồn thành thời hạn.Chúng em chân thành cám ơn thầy II:TÀI LIỆU THAM KHẢO Cuốn sách sổ tay khởi động mềm (softstarterhandbook ); Soft Starter Schemefolleto_soft_starters Catalogue ATS 22 - EN Các trang web www.abb.com ... NGHIÊN cứu VÀ THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CHO ĐỘNG KHƠNG PHA? ?? giải vấn đề giảm dòng khởi cho động khởi động điều khiển điện áp đầu cực động hạn chế chưa thể nghiên cứu sâu tính thực khởi động mềm. .. cho vô số thành to lớn ứng dụng điều khiển thiết bị điện, động điện quạt động bơm Nội dung đề tài mà chúng em thực “ NGHIÊN cứu VÀ THIẾT KẾ Bộ KHỞI ĐỘNG MỀM CHO ĐỘNG KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA? ?? Động không. .. KHIỂN (KHỞI ĐỘNG ĐỘNG Cơ KHÔNG ĐỒNG Bộ PHA) I: Sơ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LựC,MẠCH ĐIỀU KHIỂN II: Sự KHÁC BIỆT CỦA KHỞI ĐỘNG MỀM so VỚI KHỞI ĐỘNG CÚNG 3. 1: Khỏi động cứng: phương pháp thường thấy động có cơng