I. TÍNH TỐN MẠCH ĐIỆN ĐỘNG LỰC:
d. Bơm nâng hạ plate:
Động cơ ba pha –380V. Cơng suất :1,5 KW. cosϕ =0,6. Dịng điện làm việc: Ilv= 3.380.0,6 10 . 5 , 1 3 =3,8 (A)
Dịng mở máy: Imm=6.3,8=22,8 (A).
e. Điện trở sưởi cửa:
Điện áp 1 pha :220V Cơng suất :0,45 KW. cosϕ =1. Dịng điện làm việc: Ilv= 220 10 . 45 , 0 3 =2,05 (A) f. Mạch điều khiển: Điện áp 1 pha: 220V Cơng suất :0,5 KW. cosϕ =0,8. Dịng điện làm việc: Ilv=220.0,8 10 . 5 , 0 3 =2,84 (A) Cộng suất tổng cộng của cả mạch động lực: PΣ=Pa + Pb + Pc +Pd +Pe+Pf=37+0,2+1,5+1,5+0,45+0,5=41,15 (KW). Cosϕ của cả mạch động lực:
cosϕΣ =∑ ∑ ϕ đmi i đmi P cos . P = 41,15 8 , 0 . 5 , 0 1 . 45 , 0 6 , 0 . 5 , 1 84 , 0 . 5 , 1 8 , 0 . 2 , 0 8 , 0 . 37 + + + + + =0,796
Bảng 9.1 ST T Tên thiết bị Số lượn g Cơn g suất (KW ) Điệ n áp (V) Cos ϕ Ilv (A) Imm (A) 1 Động cơ máy nén 1 37 380 0,8 70,2 7 243,4 2 Động cơ quạt TGN 1 0,2 380 0,8 0,38 2,28 3 Động cơ bơm nước GN 1 1,5 380 0,84 2,71 16,26 4 Động cơ bơm dầu 1 1,5 380 0,6 3,8 22,8 5 Điện trở sưởi cửa 1 0,45 220 1 2,05 2,05 6 Mạch điều khiển 1 0,5 220 0,8 2,84 2,84 Tộng cộng 41,1 5 0,79 6 82,0 5 289,6 3 3.Tính tốn chọn dây dẫn và khí cụ điện: a. Chọn dây dẫn:
Nguồn điện hạ áp, khoảng cách đến tủ động lực đến các thiết bị ngắn nên chọn dây theo điều kiện phát nĩng.
Đối với phụ tải cĩ dịng định mức ≤ 5A ta sẽ chọn dây dẫn theo tiêu chuẩn độ bền cơ học, thơng thường ta chọn dây dẫn cĩ đường kính: 1,6 ÷ 2mm.
Chọn loại dây cáp bằng đồng. Vì dây dẫn được thiết kế tại mơi trường tiêu chuẩn của nhà chế tạo khác với điều kiện thi cơng tại Việt Nam nên ta cần hiệu chỉnh lại dịng điện cho phép Icp. Ta chọn loại dây cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo.
Vì nước ta là xứ nhiệt đới nên dịng điện cho phép Icp cần hiệu chỉnh lại.
Khc=K1.K2.K3 (9.5)
với K1: hệ số hiệu chỉnh mơi trường xung quanh
θcp=70 , θchế tạo=250C , θmt=400C tra bảng PLVI.10 [9] =>K1=0,81
K2 :hệ số hiệu chỉnh về số cáp cùng đặt trong một hầm cáp hay một rãnh dưới đất.
K3: hệ số hiệu chỉnh theo chế độ đi dây, kiểu lắp đặt, do các đường dây khi đến tủ động lực bỏ chung vào trong ống K3=0,8
Điều kiện phát nĩng: Icp ≥ hc max lv K I (9.6) Đối với động cơ :Ilvmax=Iđm.
Nhĩm động cơ : Ilvmax=Kđt Σ Ilvi. Với Kđt :hệ số đồng thời. +Tuyến dây từ nguồn tới tủ động lực:
Ilv=82,05A K2=1 (Vì chỉ đi một dây) => Khc=0,648 =>Icp ≥ 0,648 05 , 82 K I hc lv = =126,6A
Chọn loại cĩ tiết diện 25 mm2 , 4G25 ,cĩ Icp=144A (trong nhà). +Tuyến dây từ tủ Động lực tới động cơ máy nén:
Ilv=70,27A.
K2=0,75 (đi chung 6 phụ tải từ tủ động lực) =>Khc=0,486 => Icp ≥ 0,486 05 , 70 K I hc lv = =144,1 (A)
Chọn loại cĩ tiết diện 25 mm2 , 4G25 ,cĩ Icp=144A (trong nhà). +Tuyến dây từ tủ Động lực tới động cơ bơm nước giải nhiệt:
Ilv=2,71A.
K2=0,75 (đi chung 6 phụ tải từ tủ động lực) =>Khc=0,486 => Icp ≥ 0,486 71 , 2 K I hc lv = =5,6 (A)
Chọn loại cĩ tiết diện 1,5 mm2 , 4G1,5 ,cĩ Icp=31A (trong nhà). +Tuyến dây từ tủ Động lực tới động cơ bơm dầu nâng hạ plate:
Ilv=3,8A.
K2=0,75 (đi chung 6 phụ tải từ tủ động lực) =>Khc=0,486 => Icp ≥ 0,486 8 , 3 K I hc lv = =7,8 (A)
Chọn loại cĩ tiết diện 1,5 mm2 , 4G1,5 ,cĩ Icp=31A (trong nhà). +Tuyến dây từ tủ Động lực tới động cơ quạt tháp giải nhiệt:
Ilv=0,38A.
K2=0,75 (đi chung 6 phụ tải từ tủ động lực) =>Khc=0,486 => Icp ≥ 0,486 38 , 0 K I hc lv = =0,78 (A)
Chọn loại cĩ tiết diện 1,5 mm2 , 4G1,5 ,cĩ Icp=31A (trong nhà). +Tuyến dây từ tủ Động lực tới điện trở sưởi cửa:
K2=0,75 (đi chung 6 phụ tải từ tủ động lực) =>Khc=0,486 => Icp ≥ 0,486 05 , 2 K I hc lv = =4,2 (A)
Chọn loại cĩ 2 lõi tiết diện 1,5 mm2 , 2x1,5 ,cĩ Icp=37A (trong nhà). +Tuyến dây từ tủ Động lực tới bảng điều khiển:
Ilv=2,84A.
K2=0,75 (đi chung 6 phụ tải từ tủ động lực) =>Khc=0,486 => Icp ≥ 0,486 84 , 2 K I hc lv = =5,84 (A)
Chọn loại cĩ 2 lõi tiết diện 1,5 mm2 , 2x1,5 ,cĩ Icp=37A (trong nhà). Bảng9.2 Tuyến dây Ilv (A) Tiết diện (mm2) Icp (A) Nguồn tới tủ động lực 82,05 25x4 144
Tủ ĐL tới động cơ máy nén 70,27 25x3 144
Tủ ĐL tới độnc cơ bơm nước giải nhiệt
2,71 1,5x3 31
Tủ ĐL tới động cơ bơm dầu nâng hạ plate
Tủ ĐL tới động cơ quạt tháp giải nhiệt
0,38 1,5x3 31
Tủ ĐL tới điện trở sưởi cửa 2,05 1,5x2 37
Tủ ĐL tới bảng điều khiển 2,84 1,5x2 37
b. Chọn áp tomat:
Aptomat là khí cụ điện dung để tự động cắt ngắn mạch điện, bảo vệ quá tải, ngăn cách sụt áp...
Chế độ làm việc ở định mức của aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn, sau khi ngắt ngắn mạch thì cĩ thể hoạt động trở lại bình thường. Việc lựa chọn aptomat chủ yếu dựa vào:
+Dịng điện tính tốn đi trong mạch. +Dịng điện quá tải.
+Điện áp định mức: là điện áp tối đa tính cho phép sử dụng của tiếp điểm chính. Vậy điện áp sử dụng ≤ điện áp định mức của aptomat.
+Khả năng cắt ngắn mạch: là khả năng cắt dịng ngắn mạch mà aptomat vẫn cĩ thể hoạt động trở lại bình thường.
Ta chọn aptomat phối hợp bảo vệ dây dẫn : Icp > Iđm aptomat >Ilv . (9.7)
Chọn aptomat của hãng MITSUBISHI
+Aptomat cho tủ động lực:
Chọn NF100 – SS - 100
Dịng định mức :Ith=100A (400C). Số lượng: 1.
Kí hiệu trong mạch: MCCB.
Kiểm tra: Imm=6.Iđm tra bảng => tkđ =8 giây (đủ thời gian cho động cơ khởi động)
Bảo vệ quá tải: giả dử dịng quá tải :Iqt=1,25.Iđm
Tra bảng => t=8 phút <30 phút +Aptomat cho động cơ máy nén:
Ilv=70,27A , Icp=144A Chọn NF100 – SS – 75
Dịng định mức :Ith=75A (400C). Số lượng: 1.
Kí hiệu trong mạch: MCCB. +Aptomat cho động cơ bơm nước:
Ilv=2,71A , Icp=31A Chọn NF30 – SS – 5
Dịng định mức :Ith=5A (400C). Số lượng: 1.
Kí hiệu trong mạch: MCCB. Kiểm tra: Imm=16,26 A , 5
26 , 16
=3,3 tra bảng => tkđ =7 giây (đủ thời gian cho động cơ khởi động)
Bảo vệ quá tải: giả dử dịng quá tải :Iqt=1,25.Iđm=6,25A Tra bảng => t=1,5 phút <30 phút
+Aptomat cho động cơ quạt tháp giải nhiệt:
Ilv=0,38A , Icp=31A Chọn NF30 – SS – 3
Dịng định mức :Ith=3A (400C). Số lượng: 1.
Kí hiệu trong mạch: MCCB.
+Aptomat cho động cơ bơm dầu nâng hạ plate:
Ilv=3,8A , Icp=31A Chọn NF30 – SS – 5
Dịng định mức :Ith=5A (400C). Số lượng: 1.
Kiểm tra: Imm=22,8 A , 5
8 , 22
=4,6 tra đồ thị => tkđ =5giây (đủ thời gian cho động cơ khởi động)
Bảo vệ quá tải: giả sử dịng quá tải :Iqt=1,25.Iđm=6,25A Tra bảng => t=2 phút <30 phút
+Aptomat cho điện trở sưởi cửa:
Ilv=2,05A , Icp=31A Chọn NF30 – SS – 3
Dịng định mức :Ith=3A (400C). Số lượng: 1.
Kí hiệu trong mạch: MCCB. +Aptomat cho mạch điều khiển:
Ilv=2,84A , Icp=31A Chọn NF30 – SS – 3
Dịng định mức :Ith=3A (400C). Số lượng: 1.
c. Chọn contactor:
Contactor là khí cụ điện dùng để đĩng cắt dịng điện từ xa tự động hoặc bằng ấn nút cho mạch động lực. Lựa chọn contactor phải thoả mãn yêu cầu của động cơ mà nĩ điều khiển. Contactor cĩ 3 vị trí đĩng cắt vì nĩ được chế tạo sao cho độ bền cơ và độ bền về điện, khơng bị mài mịn nhiều trong quá trình đĩng cắt. Ta chọn contactor theo cơng suất động cơ hay dịng làm việc.
+Contactor cho động cơ máy nén:
Theo sơ đồ mạch động lực, dịng làm việc của contactor
IMCM=IMCD= 3 27 , 70 3 Iđm = =40,57A (9.8)
Ta sử dụng 3 contactor để khởi động động cơ Y-∆, ta chọn contactor của hãng MITSIBISHI chế tạo với các thơng số như sau:
Mã hiệu :S-K50. Dịng điện: 50A. Điện áp :380V.
Số tiếp điểm chính: 3.
Số tiếp điểm phụ: 2NO, 2NC. Số lượng: 3.
Động cơ cĩ cơng suất P=0,2Kw , sử dụng khởi động trực tiếp. Mã hiệu :S-K10.
Dịng điện: 9A. Điện áp :380V.
Số tiếp điểm chính: 3.
Số tiếp điểm phụ: 2NO, 2NC. Số lượng: 1.
+Contactor cho bơm nước giải nhiệt:
Động cơ cĩ cơng suất P=1,5 Kw , sử dụng khởi động trực tiếp. Mã hiệu :S-K10.
Dịng điện: 9A. Điện áp :380V.
Số tiếp điểm chính: 3.
Số tiếp điểm phụ: 2NO, 2NC. Số lượng: 1.
+Contactor cho động cơ bơm dầu nâng hạ plate:
Cơng suất động cơ P-1,5kw , chọn contactor như của bơm nước tháp giải nhiệt.
Cơng suất điện trở sưởi cửa :P=0,45Kw , chọn contactor như của bơm nước tháp giải nhiệt.
d. Chọn relay nhiệt:
Relay là loại khí cụ điện dùng để bảo vệ động cơ và mạch điện khơng bị quá tải thường dùng kèm với contactor. Nĩ được dùng ở điện áp xoay chiều , là bảo vệ cấp thứ hai sau aptomat và nhạy với sự mất pha.
Relay khơng tác động tức thì theo trị số của dịng điện vì cĩ quán tính nhiệt lớn nên phải mất một thời gian phát nĩng do đĩ khơng dùng bảo vệ ngắn mạch tức thời.
Chọn relay nhiệt chủ yếu dựa trên dịng điện định mức của động cơ:
IđmTR ≥ Iđm . (9.9)
Ở đây ta chỉnh dịng nhiệt bảo vệ của relay bằng chính dịng định mức của động cơ được bảo vệ.
Vì bảng đồ thị hoạt động của relay của hãng MISUBIHI cho ở 20oC, nên ta phải hiệu chỉnh lại theo nhiệt độ mơi trường làm việc là 40oC. Tra bảng trị số bù nhiệt độ của hãng => khc=1.3.
+ Chọn relay nhiệt cho máy nén:
Dịng qua relay :IR= 3
27 , 70
.1,3=52,74A
Chọn relay do hãng MITSUBISHI sản xuất : Mã hiệu: TH – K60 (54A)
Tầm chỉnh định: 43 ∼ 65.
+ Chọn relay nhiệt cho quạt tháp giải nhiệt:
Iđm=0,38A. =>IR=0,38.1,3=0,494 A Chọn relay do hãng MITSUBISHI sản xuất : Mã hiệu: TH – K12AB (0,5A)
Tầm chỉnh định: 0,4 ∼ 0,6.
+ Chọn relay nhiệt cho bơm nước tháp giải nhiệt:
Iđm=2,71A. =>IR=2,71.1.3=3,5 A
Chọn relay do hãng MITSUBISHI sản xuất : Mã hiệu: TH – K12AB (3,6A)
Tầm chỉnh định: 2,8 ∼ 4,4.
+ Chọn relay nhiệt cho bơm dầu nâng hạ plate:
Iđm=3,8A. =>IR=3,8.1,3=4,94 A
Mã hiệu: TH – K12AB (5A) Tầm chỉnh định: 4 ∼ 6.
+ Chọn relay nhiệt cho điện trở sưởi cửa:
Iđm=2,05A. =>IR=2,05.1,3=2,67 A
Chọn relay do hãng MITSUBISHI sản xuất : Mã hiệu: TH – K12AB (2,5A)
Tầm chỉnh định: 2 ∼ 3.
e. Chọn relay thời gian và các khí cụ khác:
Tùy theo yêu cầu làm việc của hệ thống mà ta chọn relay thời gian cho thích hợp. Relay thời gian là thiết bị dùng để định thời gian hoạt động của thiết bị đĩng cắt tự động tạo ra thời gian duy trì cần thiết khi truyền tín hiệu cho mạch điều khiển.
Relay trung gian: khuếch đại tín hiệu mạch điều khiển bằng cách tăng số tiếp điểm phụ.
II. KHẢO SÁT MẠCH ĐIỀU KHIỂN:1. Giới thiệu: 1. Giới thiệu:
Tự động hĩa, điều khiển và bảo vệ đĩng vai trị quan trong hệ thống lạnh, thực tế cho thấy rằng hệ thống lạnh tự động hĩa càng cao thì thơng số vận hành được đảm bảo và xác suất hư hỏng càng thấp.
Tùy theo tính chất hệ thống lạnh được thiết kế tự động hĩa thích hợp để bảo đảm tính kinh tế kỹ thuật. Phần lớn việc tự động hĩa thơng qua các khí cụ điện.
Khi vận hành, các thơng số hệ thống cĩ thể lệch khỏi phạm vi hoạt động, do đĩ nếu khơng cĩ thiết bị bảo vệ thì hệ thống sẽ bị sự cố.
Ngày nay, để ,máy nén cỏ thể làm việc liên tục, người ta thường dùng sơ đồ bảo vệ dự báo, là các thiết bị báo đèn, báo chuơng khi các thơng số lệch khỏi qui định để người vận hành lưu ý. Nếu thơng số lệch đến giới hạn qui định thì mới tự động dùng máy.
Các thơng số cịn thay đổi rất nhiều vào yếu tố bên ngồi như : nhiệt độ mơi trường giải nhiệt , phụ tải lạnh , nguồn điện , độ sạch thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi.
2.Thơng số điều khiển và thơng số bảo vệ:
a. Thơng số điều khiển: là thơng số mà hệ thống lạnh tự điểukhiển trong quá trình làm việc cĩ thể đạt được theo yêu cầu chỉnh khiển trong quá trình làm việc cĩ thể đạt được theo yêu cầu chỉnh định của con người. Việc đĩng cắt điện được tiến hành tự động.
Thơng thường trong hệ thống lạnh ta cĩ thể gặp các thơng số điều khiển như sau:
+Ổn định nhiệt độ làm lạnh : thơng qua bộ điều chỉnh nhiệt độ (thermostat) tự động cắt máy nén khi nhiệt độ làm lạnh vượt quá giá trị chỉnh định cho phép.
+Ổn định nhiệt độ ngưng tụ: bộ điều chỉnh nhiệt độ tự động điều chỉnh tốc độ quạt hoặc điều chỉnh lưu lượng nước giải nhiệt.
+Điều chỉnh tải máy nén : cĩ thể khởi động hoặc ngừng máy nén, giảm bớt một số xi lanh trong máy nén , thay đổi tốc độ quay của động cơ máy nén. Ở đây đối với tủ cấp đơng, cơng suất lạnh thuộc loại trung bình, ta cĩ thể chọn điều chỉnh tải máy nén bằng cách khởi động và ngưng máy nén tự động nhờ vao relay áp suất.
+Ổn định cấp lỏng cho thiết bị bốc hơi: việc cấp lỏng cho thiết bi bốc hơi thường dựa trên độ quá nhiệt hơi hút, chủa yếu là van tiết lưu nhiệt, van tiết lưu điện tử.
+Tự động xả tuyết:trong các thiết bi cĩ nhiệt độ bốc hơi <0oC
b. Thơng số bảo vệ: là thơng số mà hệ thống lạnh tự động cắt máykhi xuất hiện các chế độ làm việ nguy hiểm. Máy khơng tự khởi động khi xuất hiện các chế độ làm việ nguy hiểm. Máy khơng tự khởi động lại khi thiết bị bảo vệ tác động mà phải cĩ người can thiệp( reset lại sau khi xem xét, sửa chữa sự cốá. Trong vài trường hợp đặc biệt cĩ thể cho phép hệ thống tự đĩng lại.
Trong hệ thống cấp đơng thường cĩ các thơng số bảo vệ sau:
+Liên động giữa máy bơm và máy nén: máy nén chỉ hoạt động khi bơm nước đã vận hành.
+Relay dịng nước : máy nén chỉ hoạt động khi đủ nước chuyển qua thiết bị ngưng tụ hoặc bộ bốc hơi.
Về áp suất:
+Bảo vệ áp suất ngưng tụ cao: vì mọi lí do áp suất ngưng tụ tăng cao đều cắt máy nén .
+Bảo vệ áp suất bốc hơi thấp : vì mọi lí do áp suất bốc hơi thấp đều cắta máy nén.
+Đối với một số máy nén dùng bơm dầu, khi áp suất dầu bơi trơn khơng đạt yêu cầu thì máy nén tự động cắt sau 1-2 phút.
Về nhiệt:
+Bảo vệ quá nhiệt cuộn dây động cơ, động cơ sẽ bị cắt điện khi nhiệt độ cuộn nĩng lớn hơn 1150C và tự động đĩng điện lại khi nhiệt độ cuộn dây nhỏ hơn 230C. Bảo vệ này thường được áp dụng để bảo vệ cuộn dây máy nén hay quạt...
+Bảo vệ quá nhiệt độ đầu đẩy máy nén : cắt động cơ máy nén khi nhiệt độ đầu đẩy lên cao.
Về điện:
+Bảo vệ quá tải động cơ điện. +Bảo vệ mất pha hệ thống điện. +Bảo vệ ngược pha.
Ngày nay, kỹ thuật vi điện tử ảnh hưởng sâu sắc và làm thay đổi diện mạo về tự động hĩa hệ thống lạnh. Dựa vào các linh kiện điện tử, vi xử lí, ta cĩ thể thiết kế mạch bảo vệ dự báo.
Yêu cầu cơ bản đối với hệ thống tự động:
+Làm việc tin cậy ổn định.
+Dễ dàng hơn trong vận hành điều khiển và cĩ thể chuyển đổi giữa hai chế độ bằng tay hay tự động.
+Nhanh chĩng phát hiện sự cố. +Đơn giản với người vận hành. +Kinh tế kỹ thuật.
3. Khảo sát mạch điều khiển:a. Các kí hiệu: a. Các kí hiệu:
START-STOP:nút nhấn đĩng ngắt mạch điểu khiển. CR1- CR10: các relay trung gian .
RNP,RNF,RNM,RNHD,RNO: các relay nhiệt. FLOW SWITCH: relay dịng nước.
Float switch: cơng tắc phao. HIGH OFF: relay áp suất cao.
MCM,MCD,MCS,MCP,MCF,MCO,MCHD: Các contactor. TL1,TL2: Relay thời gian.
SV1, SV2, SV3,SV4 : Các van điện từ. OCH : Điện trở sưởi dầu.