CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
4.3 TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC TẢI
4.3.4 Tính chọn Contactor và Relay nhiệt
Contactor là một khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm, tạo liên lạc trong mạch điện bằng nút nhấn. Khi sử dụng Contactor, ta có thể điều khiển mạch điện từ xa có phụ tải với điện áp đến 500V và dịng đến 600A.
Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: Cơ cấu điện từ (nam châm điện), hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (chính và phụ).
Relays nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự cố quá tải. Relays nhiệt không tác động tức thời theo trị số dịng điện vì nó có qn tính nhiệt lớn, phải có thời gian phát nóng, do đó nó làm việc có thời gian từ vài giây cho đến vài phút.
38
a) Các thông số cơ bản của Contactor:
Điện áp định mức Uđm Dòng điện định mức Iđm
Khả năng ngắt Contactor xoay chiều ~ 10 lần Iđm. Khi ngắt mạch, contactor
ngắt dòng điện bằng dòng điện định mức qua động cơ. Ucontactor = 20%.UHT Khả năng đóng Contactor xoay chiều từ 4 ~ 7 lần Iđm
b) Điều kiện cần khi chọn Contactor:
Các đặc tính của tải: Động cơ khơng đồng bộ 3 pha Rotor lồng sóc – tương ứng tải AC3. (Theo: TCVN 6592 – 4 – 1:2009 mục 5.4.1, bảng 1, trang 19)
Dòng điện mở máy qua Contactor: Id = (6~8).Ie
Hình 4.2 Giản đồ dịng điện khởi động theo thời gian
Điều kiện cần khi chọn Relay nhiệt
Đường đặc tính A-s của Relays gần sát với đường đặc tính A-s của đối tượng cần bảo vệ. Nếu chọn thấp quá sẽ không tận dụng được công suất của động cơ điện, ngược lại sẽ giảm tuổi thọ động cơ.
Trong thực tế, cách chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của Relays nhiệt bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần được bảo vệ. Relays sẽ tác động ở giá trị từ (1,2 ~ 1,3)IđmĐC.
39 Tính chọn Contactor và Relay nhiệt: Chọn Contactor cho động cơ M1: Điện áp định mức Contactor:
𝑈đmContactor ≥ 𝑈đmĐC ≥ 𝑈đmHT ≥ 380 (𝑉)
Dòng điện định mức Contactor:
𝐼đmContactor1 ≥ 𝐼đmĐC1 ≥ 11 (𝐴)
Dòng điện mở máy qua Contactor:
𝐼kđ
𝐼dd = 6,5 ⇒ 𝐼d1 = 6,5.19 = 71,5 (𝐴)
Công suất định mức của động cơ theo Catalog:
𝑃đmĐC1 = 7,5 (𝐻𝑃) = 5,5 (𝑘𝑊)
Chọn Relay nhiệt cho động cơ M1
𝐼đmTH1 = 1,3.11 = 14,3 (𝐴)
Từ các thông số trên, tra bảng Catalogue Contactor và Relay nhiệt hãng LS ta chọn Contactor mã MC – 12a và Relay nhiệt có mã MT – 12/2H11 có các thơng số được cho ở bảng sau:
Hình 4.3 Contactor LS MC – 12a 12a
40
Bảng 4.5 Thông số kỹ thuật Contactor LS MC – 12a
Mã sản phẩm: MC-12a Số cực: 3 Dòng định mức: 12A Công suất: 5.5kW Tiếp điểm phụ: 1a Cuộn hút: 220V, 380V,...
Điện áp hoạt động: 690VAC
Điện áp thử nghiệm xung (Uimp): 6kV
Độ bền cơ học: 2.5 triệu lần đóng cắt
Tiêu chuẩn: IEC 60947
Tương thích rơ le nhiệt: MT-12
Hình 4.4 Relay nhiệt 3P LS MT – 12/2H11 LS MT – 12/2H11
41
Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật Relay nhiệt 3P LS MT – 32/2H15
Mã sản phẩm: MT-12 (12-18A)
Số cực: 3
Dải điều chỉnh: 12-18A
Điện áp hoạt động: 690V
Điện áp thử nghiệm xung (Uimp): 6kV
Chức năng: Bảo vệ quá tải cho động cơ
Dùng cho contactor: MC-6a, MC-9a, MC-12a, MC-18a
Cách lắp: Lắp trực tiếp vào contactor
❖ Chọn Contactor cho động cơ M2:
• Điện áp định mức Contactor:
𝑈đmContactor ≥ 𝑈đmĐC ≥ 𝑈đmHT ≥ 380 (𝑉)
• Dịng điện định mức Contactor:
𝐼đmContactor2 ≥ 𝐼đmĐC2 ≥ 22,2 (𝐴)
• Dịng điện mở máy qua Contactor:
𝐼kđ
𝐼dd = 7 ⇒ 𝐼d2 = 7.22,2 = 155,4 (𝐴)
• Công suất định mức của động cơ theo Catalog:
𝑃đmĐC1 = 15 (𝐻𝑃) = 7,5 (𝑘𝑊) ❖ Chọn Relay nhiệt cho động cơ M2
𝐼đmTH2 = 1,3.22,2 = 28,86 (𝐴)
Từ các thông số trên, tra bảng Catalogue Contactor và Relay nhiệt hãng LS ta chọn Contactor mã MC – 32a và Relay nhiệt có mã MT – 32/2H27 có các thơng số được cho ở bảng sau:
42
Bảng 4.7 Thông số kỹ thuật Contactor LS MC – 32a
Mã sản phẩm: MC-32a
Số cực: 3
Dòng định mức: 32A
Công suất: 15kW
Tiếp điểm phụ: 2a2b
Cuộn hút: 220V, 380V,...
Điện áp hoạt động: 690VAC
Điện áp thử nghiệm xung (Uimp): 6kV
Độ bền cơ học: 2.5 triệu lần đóng cắt
Tiêu chuẩn: IEC 60947
Tương thích rơ le nhiệt: MT-32
Hình 4.5 Contactor LS MC – 32a 32a
43
Hình 4.6 Relay nhiệt 3P LS MT – 32/2H27 LS MT – 32/2H27
Bảng 4.8 Thông số kỹ thuật Relay nhiệt 3P LS MT – 32/2H27
Mã sản phẩm: MT-32 (22-32A)
Số cực: 3
Dải điều chỉnh: 22-32A
Điện áp hoạt động: 690V
Điện áp thử nghiệm xung (Uimp): 6kV
Chức năng: Bảo vệ quá tải cho động cơ
Dùng cho contactor: MC-9b, MC-12b, MC-18b, MC- 22b, MC-32a, MC-40a
Cách lắp: Lắp trực tiếp vào contactor
Tiêu chuẩn: IEC 60529
❖ Chọn Contactor cho động cơ M3:
• Điện áp định mức Contactor:
𝑈đmContactor ≥ 𝑈đmĐC ≥ 𝑈đmHT ≥ 380 (𝑉)
• Dịng điện định mức Contactor:
𝐼đmContactor3 ≥ 𝐼đmĐC3 ≥ 28,9 (𝐴)
44
𝐼kđ
𝐼dd = 6,5 ⇒ 𝐼d3 = 6,5.28,9 = 187,85 (𝐴)
• Cơng suất định mức của động cơ theo Catalog:
𝑃đmĐC1 = 20(𝐻𝑃) = 15 (𝑘𝑊) ❖ Chọn Relay nhiệt cho động cơ M3
𝐼đmTH3 = 1,3.28,9 = 37,57 (𝐴)
Từ các thông số trên, tra bảng Catalogue Contactor và Relay nhiệt hãng LS ta chọn Contactor mã MC – 32a (Bảng 4.7) và Relay nhiệt có mã MT – 32/2H34 có các thơng số được cho ở bảng sau:
Hình 4.7 Relay nhiệt 3P LS MT – 32/2H34 LS MT – 32/2H34
Bảng 4.9 Thông số kỹ thuật Relay nhiệt LS MC – 32/2H34
Mã sản phẩm: MT-32 (28-40A)
Số cực: 3
Dải điều chỉnh: 28-40A
Điện áp hoạt động: 690V
Điện áp thử nghiệm xung (Uimp): 6kV
Chức năng: Bảo vệ quá tải cho động cơ
Dùng cho contactor: MC-9b, MC-12b, MC-18b, MC-22b,
MC-32a, MC-40a
Cách lắp: Lắp trực tiếp vào contactor
45
Hình 4.8 Các chi tiết, thiết bị phụ tùng lắp đặt vào Contactor 4.3.5 Chọn dây cáp mạch động lực đi trong tủ điện 4.3.5 Chọn dây cáp mạch động lực đi trong tủ điện
Khi có dịng điện đi qua dây, nhiệt độ dây sẽ tăng dần và sau một khoảng thời gian nhất định, sẽ đạt nhiệt độ xác lập trên dây dẫn.
a) Điều kiện cần khi chọn dây:
Nên chọn dây sao cho dòng qua dây khơng vượt q dịng cho phép của dây thì sẽ làm cho nhiệt độ dây khơng vượt quá nhiệt độ cho phép. Khi khởi động động cơ, dịng điện mở máy có thể tăng từ (5~7) lần IđmĐC. Vì vậy, cần kiểm tra khi khởi động, động cơ liệu có gây sụt áp quá mức cho phép hay khơng.
46
b) Tính chọn dây dẫn:
𝐼dây ≤ 𝐼cp dây
𝐼dây > (𝐼mm max = 𝐼đn) ⇒ 𝐼dây > 211,84 (𝐴)
Từ các thông số trên tra bảng catalog dây dẫn hãng Cadivi giả sử ta chọn dây đồng 3 pha 1 lõi có: tiết diện S = 70 (mm2). Thông số dây dẫn theo Catalogue Cadivi ở hình dưới đây.
47
4.3.6 Sơ đồ mạch động lực phụ tải
Hình 4.10 Sơ đồ mạch động lực phụ tải
4.4 TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC TỦ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
4.4.1 Tổng quan
Trong chương trước, ta đã tìm hiểu về các phương án bù cơng suất phản kháng cũng như đã xác định được phương án bù tối ưu và hiệu quả. Vì vậy, trong mơ hình này sẽ sử dụng phương án bù ứng động 4 cấp cho tải cảm là hệ thống 3 động cơ đã được trình bày tại mục 4.3.
Về phần mạch động lực của tủ bù công suất phản kháng cơ bản sẽ bao gồm các phần tử, thiết bị như MCCB, Contactor và các tụ bù.
48
Hình 4.11 Sơ đồ mạch động lực tủ bù 4.4.2 Nguyên lý hoạt động 4.4.2 Nguyên lý hoạt động
Hoạt động của hệ thống nâng cao hệ số công suất cosφ bao gồm 3 chế độ:
a) Chế độ OFF:
Tất cả các MCCB (1 – 4) đều ở vị trí OFF, các tụ khơng được kết nối vào hệ thống.
b) Chế độ MANUAL (Bằng tay):
Các bộ tụ bù có thể được đóng vào hệ thống bằng cách chuyển về chế độ MAN từ bộ điều khiển bù 4 cấp SK QR-X4. Các MCCB (1 – 4) được đóng vào hệ thống. Dung lượng bù được kết nối tuỳ vào số lượng tụ được đóng. Việc đóng tụ bù ở chế độ MAN cũng được thực hiện trên bộ điều khiển bù 4 cấp SK QR-X4.
c) Chế độ AUTO (Tự động):
Chế độ AUTO được kích hoạt từ bộ điều khiển bù 4 cấp SK QR-X4. Tuỳ thuộc vào thông số được cài đặt ở bộ điều khiển này mà các bộ tụ sẽ được đóng cắt theo lệnh của bộ điều khiển. Các MCCB (1 – 4) được đóng vào hệ thống.
Các bộ tụ sẽ được đóng cắt bởi những contactor được điều khiển bởi những cuộn dây được kết nối với nguồn 220V thông qua bộ điều khiển SK nói trên để sử dụng trong cả hai chế độ Manual và Auto.
49
4.4.3 Tính tốn dung lượng tụ bù
Trong các phần trước, ta đã xác định được các thơng số tính tốn của phụ tải, đây là những điều kiện để tính tốn dung lượng tụ bù. Trong phần này, sử dụng phương pháp cosφ trung bình và cơng suất tính tốn để lựa chọn dung lượng cho hệ thống bù công suất phản kháng.
Bảng 4.10 Thơng số tính tốn của tải
S T T Kiểu Cơng suất Tốc độ Điện áp Δ ⅄ ⁄ Dịng điện Δ ⅄ ⁄ Hiệu suất Hệ số công suất Chế độ làm việc kW HP (rpm) (V) (A) η% cosφ 1 3K132S4 5,5 7,5 1445 220/380 19,0/11,0 88,5 0,86 S1 2 3K160S4 11 15 1460 380/660 22,2/12,8 90 0,84 S1 3 3K160M4 15 20 1460 380/660 28,9/16,7 91 0,87 S1 Ta có:
Cơng suất tính tốn của tải: 𝑃𝑡𝑡 = 31,5 (𝑘𝑊) (Theo biểu thức 4.3)
Hệ số công suất của tải là: 𝑐𝑜𝑠𝜑1 = 𝑐𝑜𝑠𝜑𝑡𝑏 = 0,86 → 𝑡𝑎𝑛𝜑1 = 0,6
Hệ số công suất sau khi bù là: 𝑐𝑜𝑠𝜑2 = 0,95 → 𝑡𝑎𝑛𝜑2 = 0,33
Dung lượng cần bù là:
𝑄𝑏 = 𝑃(𝑡𝑎𝑛𝜑1− 𝑡𝑎𝑛𝜑2) = 31,5(0,6 − 0,33) = 8,51 (𝑘𝑉𝐴𝑟)
Từ số liệu này ta chọn tụ bù trong bảng Catalogue của hãng Samwha. Chọn tụ có mã RMC – 405025KT.
Bảng 4.11 Thông số kỹ thuật tụ bù RMC – 405025KT
Loại Dung lượng Dòng điện Kích thước [mm]
(𝜇𝐹) (𝑘𝑉𝐴𝑟) (𝐴) D H
50
Để bù đủ cho tải thì ta cần bù 4 tụ 2,5 (kVAr). Tổng công suất phản kháng là
10 (kVAr).
Hình 4.12 Thơng số tụ bù theo Catalogue của hãng Samwha 4.4.4 Tính chọn MCB cho tụ bù.
𝐼đmCB ≥ 𝐼đm tụ ≥ 3,6 (𝐴) 𝑈đmCB≥ 𝑈đmHT
Tra bảng Catalogue MCB hãng LS chọn MCB có mã BKN 3P C4A có thơng số kỹ thuật như sau:
Hình 4.13 Thơng số kỹ thuật MCB LS BKN 3P C4A
Vì hệ thống có 4 tụ cùng loại nên số lượng MCB cũng tương ứng với số lượng của tụ là 4 MCB BKN 3P C4A.
51
4.4.5 Tính chọn contactor cho tụ
Căn cứ các điều kiện, thơng số tính toán của tụ bù, tra bảng catalogue contactor hãng LS, chọn contactor có mã MC – 6a.
Hình 4.14 Contactor LS MC – 6a
Bảng 4.12 Thông số kỹ thuật contactor LS MC – 6a
Mã sản phẩm: MC – 6a Số cực: 3 Dòng định mức: 6A Công suất: 2.5kW Tiếp điểm phụ: 1a Cuộn hút: 220V, 380V,...
Điện áp thử nghiệm xung (Uimp): 6kV
Độ bền cơ học: 2.5 triệu lần đóng cắt
Tiêu chuẩn: IEC 60947
Tương thích relay nhiệt: MT – 12
52
4.5 TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BÙ
Yêu cầu hệ thống:
- Có thể điều khiển Manual – Auto. - Có thể chỉnh được thời gian đóng cắt. - Có thể cài đặt được giá trị cosφ.
- Điều khiển đóng cắt dạng vịng – tuần tự.
4.5.1 Bộ điều khiển tụ bù SK QR – X4
Hình 4.15 Bộ điều khiển tụ bù SK QR – X4
a. Sơ đồ đấu dây của bộ điều khiển:
53
b. Các đặc tính nổi bật của bộ điều khiển:
- Tự động đổi cực tính máy biến dịng CT.
- Tự động tránh tình trạng đóng cắt lặp lại (nghĩa là khơng cần hệ số C/K). - Cho phép cài đặt riêng thời gian trễ khi đóng và thời gian trễ khi cắt nên dễ
dàng bù cho các phụ tải thay đổi liên tục.
c. Mô tả hoạt động:
Khi được cấp điện, bộ điều khiển sẽ hoạt động ở chế độ tự động. Màn hình sẽ hiển thị trị số cosφ của phụ tải hoặc hiển thị L o C nếu đang không tải.
Bộ điều khiển sẽ so sánh trị số cosφ của phụ tải với các giá trị ngưỡng đóng và ngưỡng cắt được thiết lập để tiến hành đóng hoặc cắt tụ bù.
Đèn Delaying sẽ nhấp nháy khi bộ điều khiển đang tiến hành đóng hoặc cắt tụ bù theo thời gian trễ đóng/cắt đã được thiết lập.
Các cấp tụ bù được đóng/cắt theo thứ tự xoay vịng.
Có thể chuyển sang chế độ đóng cắt bằng tay (để thử contactor, tụ bù…) bằng cách nhấn nút [Mode/Prog.] khoảng 0,5 giây. Đèn Manual sẽ sáng lên, lúc này có thể đóng/cắt tụ bù bằng cách nhấn nút [∆]/[∇]. Trở về chế độ tư động bằng cách
nhấn nút [Mode/Prog.] khoảng 0,5 giây.
d. Thiết lập các thông số:
Nhấn nút [Mode/Prog.] khoảng 2 giây, bộ điều khiển sẽ chuyển vào chế độ lập trình. Màn hình sẽ hiển thị các thông số A, b, C, d, và các giá trị cài đặt 1, 2, 3, 4 ứng với các thơng số đó. Nhấn nút [Mode/Prog.] để chọn thơng số A, b, C, d.
Nhấn nút [∆]/[∇] để chọn giá trị 1 hoặc 2… cho từng thông số.
- Ngưỡng đóng A: Thơng số A xác định ngưỡng đóng của bộ điều khiển
Chọn 1 trong 3 giá trị sau:
• A – 1: Ngưỡng đóng cosφ = 0,85 cảm
• A – 2: Ngưỡng đóng cosφ = 0,90 cảm
• A – 3: Ngưỡng đóng cosφ = 0,95 cảm
54 Chọn 1 trong 3 giá trị sau:
• b – 1: Ngưỡng cắt cosφ = 0,95 cảm
• b – 2: Ngưỡng cắt cosφ = 1,00 cảm
• b – 3: Ngưỡng cắt cosφ = 0,95 dung
- Thời gian đóng C: Thơng số C xác định thời gian trễ khi đóng của bộ điều khiển.
Chọn 1 trong 4 giá trị sau:
• C – 1: Thời gian đóng = 5 giây
• C – 2: Thời gian đóng = 10 giây
• C – 3: Thời gian đóng = 20 giây
• C – 3: Thời gian đóng = 40 giây
- Thời gian cắt d: Thông số d xác định thời gian trễ khi cắt của bộ điều khiển.
Chọn 1 trong 4 giá trị sau:
• d – 1: Thời gian cắt = 30 giây
• d – 2: Thời gian cắt = 60 giây
• d – 3: Thời gian cắt = 90 giây
• d – 4: Thời gian cắt = 120 giây
Ngồi 4 thơng số chính kể trên cịn có thêm thơng số E và F.
- Ngưỡng cắt E: Thông số E xác định ngưỡng bảo vệ quá điện áp cho bộ điều khiển.
Chọn 1 trong 4 giá trị sau:
• E – 1: Ngưỡng quá áp = 235V
• E – 2: Ngưỡng quá áp = 240V
• E – 3: Ngưỡng quá áp = 245V
• E – 4: Ngưỡng quá áp = 250V
- Thông số F: Xác định số cấp cho phép mà bộ điều khiển được đóng.
55 • F – 1: 1 cấp
• F – 2: 2 cấp
• F – 3: 3 cấp
• F – 4: 4 cấp
Sau khi đã chọn các giá trị cài đặt, nhấn nút [Mode/Prog.] khoảng 2 giây, bộ điều khiển sẽ thốt khỏi chế độ lập trình và lưu lại các giá trị cài đặt mới vào bộ nhớ. Đây là loại bộ điều khiển nonvolatile memory tức là không bị mất nội dung khi nguồn điện bị ngắt.
e. Các thông số kỹ thuật:
Bảng 4.13 Thông số kỹ thuật bộ điều khiển bù SK QR-X4
Điện áp hoạt động AC220V ±15%, 50/60Hz
Công suất tiêu thụ 5VA
Quy cách cầu chì đề nghị 250V, 2A, có thời gian trễ. Lắp ngồi
Quy cách máy biến dịng Dịng thứ cấp định mức 5A
Khả năng đóng cắt của Relay AC400V/DC120 2A tải trở 120000 lần tác động Thứ tự đóng cắt của tiếp điểm Xoay vịng 1.1.1.1
Độ chính xác 1.0%
Kích thước cắt tủ điện 92x92mm
Dải nhiệt độ/ độ ẩm vận hành -10C ~ 35C, 10% ~ 85%RH
Cấp bảo vệ IP66
4.5.2 Khối đo lường
Sử dụng các đồng hồ đo Volt và Ampe, được thiết kế bằng loại chỉ thị kim.