10280_Kỹ thuật điều khiển động cơ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
——

NHÓM 29
BÁO CÁO ĐỒ ÁN
MÔN:KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Yêu cầu đề tài:
Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí:
Động cơ có công suất P=25HP, áp suất ổn định là 6kg/cm2.
Chọn động cơ, thiết bị, biến tần.
Điều khiển khởi động máy nén khí sử dụng bình trung gian, khi động cơ dừng thì xả bình trung gian để khởi động dễ dàng.
Ổn định áp suất khí nén đầu ra.
Bảo vệ quá tải động cơ.
Bảo vệ quá áp suất bình chứa: dừng động cơ khi bình chứa có áp suất quá 8 bar.
TÌM HIỂU VẤN ĐỀ
Đối tượng cần điều khiển ở đây là máy nén khí. Trong thực tế có rất nhiều loại máy nén khí khác nhau như: máy nén piston, máy nén trục vít, roto cánh trượt, máy nén ly tâm…

(tham khảo tài liệu: Hướng dẫn sử dụng năng lượng hiệu quả trong ngành công nghiệp Châu Á-www.energyefficiencyasia.org trang 8)
Từ yêu cầu đề bài và những so sánh trên ta chọn loại máy nén trục vít. Mômen tỷ lệ với tốc độ, có đặc tính làm việc và đặc tính cơ là:

M

6s6st
Vấn đề ở đây cần điều khiển ổn định áp suất máy nén, cho nên trong trường hợp:
Áp suất đo > áp suất đặt giảm tốc độ động cơ lại.
Áp suất đo < áp suất đặt tăng tốc độ động cơ lên. Áp suất đặt = áp suất đo động cơ quay với tốc độ hiện tại. Ta sẽ điều khiển tốc độ quay của động cơ để điều khiển máy nén khí tạo ra khí nén cung cấp cho sử dụng với một áp suất ổn định theo yêu cầu. Sử dụng bình trung gian để khi động cơ dừng, xả hết khí trong bình trung gian để động cơ khởi động lại dễ dàng. Sử dụng van 1 chiều để không cho khí đi ngược lại bình trung gian khi dừng động cơ. Chế độ làm việc: làm việc dài hạn. Bảo vệ chính : bảo vệ quá tải, bảo vệ quá áp suất. GIẢI PHÁP Theo như sơ đồ giải pháp ở trên, nhóm sẽ chọn các thiết bị chính sau: Biến tần của hãng FUJI. Máy nén khí trục vít của hãng Hertz (Đức). Động cơ để kéo máy nén. Cảm biến áp suất để đo áp suất bình chứa khí phản hồi về biến tần. Van 1 chiều để không cho khí đi ngược lại bình trung gian. Van điện từ để xả khí trong bình trung gian khi dừng động cơ. Bình trung gian và bình chứa khí để lưu trữ lượng khí được sinh ra. Relay áp suất để bảo vệ quá áp suất bình chứa khi áp suất quá 8bar. CHỌN CÁC THIẾT BỊ MÁY NÉN KHÍ Mục đích: máy nén là thiết bị quan trọng nhất đối với hệ thống khí nén , bởi vì máy nén trực tiếp sản sinh ra khí nén để cung cấp tới các thiết bị và các vị trí có nhu cầu sử dụng khí nén. Yêu cầu: Theo yêu cầu đề bài động cơ có công suất P = 25 HP (18.5kW), áp suất ổn định của máy nén khí là 6kg/cm2(). Giải pháp: Do không có loại máy nén có công suất 18.5kW có áp suất làm như yêu cầu đề bài (6bar) nên nhóm quyết định chọn máy nén trục vít Hertz có dầu với model HSC 18.5 có áp suất làm việc: 7.5 đến 13 bar, có tích hợp sẵn động cơ. (catalog “may nen khi Hertz.pdf” trang 4) Thông số kỹ thuật: Hãng sản xuất: Hertz (Đức) Model: HSC 18.5 Công suất động cơ: 25 HP (18.5kW) Áp suất làm việc : 7.5- 13 bar Điện áp: 380V/3 pha/50Hz Lưu lượng: 2.4 đến 3.3 m3/phút Khối lượng: 420kg Bình chứa khí: Mục đích: tích trữ khí nén mà máy nén khí sản sinh ra, và cung cấp trở lại cho hệ thống khí nén khi có nhu cầu sử dụng . Yêu cầu: Nguyên tắc chọn bình chứa khí: Dung tích bình chứa= khí nén ra từ máy nén/ phút Máy nén đã chọn ở trên có lưu lượng 3.3 m3/phút , áp suất đường ống là 7.5bar. Do đó, khí nén ra trên mỗi phút là: 3300/7.5 - tương đương 440 lít. Giải pháp: Chọn bình chứa khí dung tích 500 lít. Thông số kỹ thuật: Áp suất làm việc: 8 đến 50 bar Áp suất thiết kế: 1,25 lần áp suất làm việc. Dung tích: 500 lít Đường kính: 480mm Chiều cao tổng thể: 1800mm Bề dày tole thép SS400, CT3: 4.5mm. BIẾN TẦN Mục đích: Điều khiển động cơ máy nén khí công suất 25HP (≈ 18.5kW). Yêu cầu: Chuyên dùng cho máy nén. Thích hợp cho tải ít thay đổi tốc độ, tải làm việc dài hạn. Sử dụng cho động cơ có công suất đầu ra 25HP(18.5kW) Điều khiển U/f Điều khiển bằng biến tần của hãng FUJI. Áp suất ổn định 6kg/cm2. Giải pháp : Chọn biến tần FUJI FRENIC5000P11S Model FRN025P11S-4UX: Sử dụng cho máy nén khí, quạt,bơm… Điều khiển U/f Thích hợp cho tải ít thay đổi tốc độ, tải làm việc dài hạn Có chức năng PID (catalog “FUJI-FRENIC-5000-Drives.pdf” trang 9) Thông số kỹ thuật của biến tần: AC REATOR: Mục đích: giảm sóng hài Giải pháp: chọn cuộn kháng với Catalog No. LRAC04502 (catalog “AC REATOR.pdf” trang 7) Thông số kỹ thuật: Công suất: 2530 HP Điện áp vào: 380V Dòng điện vào: 45A Tần số: 50Hz DC REACTOR: Mục đích : Làm phẳng dòng trong biến tần sau bộ chỉnh lưu Giải pháp : Chọn DC REACTOR theo catalog biến tần có Reator type DCR4-18.5 (catalog “FUJI-FRENIC-5000-Drives.pdf” trang 27) Chọn điện trở hãm Mục đích: dùng để hãm tránh tăng áp khi tăng tốc và giảm tốc độ động cơ. Yêu cầu: phù hợp với công suất của biến tần. Giải pháp: theo khuyến cáo của biến tần chọn điện trở hãm Type DB18.5-4. (catalog “FUJI-FRENIC-5000-Drives.pdf” trang 28) Chọn MCCB : Mục đích: bảo vệ quá tải, ngắn mạch cho mạch động lực. Yêu cầu: Số cực :3 Dòng định mức : khoảng (1.2-1.5) Iđm Điện áp : 380 V Dòng cắt phải phù hợp: Tính dòng ngắn mạch để chọn dòng cắt phù hợp: điểm ngắn mạch càng gần nguồn thì dòng ngắn mạch càng lớn nên ta sẽ tính toán dòng ngắn mạch lớn nhất có thể xảy ra để chọn MCCB có thể bảo vệ được hệ thống. Ta sẽ tính toán điểm ngắn mạch phía dưới Contactor. Chọn chiều dài đường dây : l=10m, ta có: Rdây= 3,33mΩ/m Xdây=0,09 mΩ/m=>Zdây=(3,33+j0,07).10=(33.3+j0,9) mΩ
Rtxmccb=1,1mΩ Rcd=5mΩ , Xcd=2.5mΩ (tra bảng 2-36, 2-42, 2-43/trang 649/CCĐ- thầy Nguyễn Xuân Phú)
Rtxcontactor=0,5mΩ

=>
Giải pháp: Chọn MCCB với DC Reator theo khuyến cáo của biến tần , nhóm chọn loại MCCB của hãng Fuji với Type BW50SAG – CE.

(catalog “MCCB FUJI.pdf” trang 2)
Các thông số của MCCB :
Hãng sản xuất : FUJI
Dòng điện định mức : 40 (A)
Dòng cắt: 7.5 (kA)
Số cực : 3
Điện áp: 3 pha 380V
Chọn MCB:
Mục đích: bảo vệ ngắn mạch ,quá tải và cách ly cho mạch điều khiển.
Yêu cầu:
Chọn loại MCB 1p+N
Dòng định mức phải lớn hơn dòng điện tổng của các thiết bị trong mạch điều khiển.
Điện áp 220V
Giải pháp: chọn MCB có mã S 201 M-C 0.5 NA

(catalog “MCB.pdf” trang 31)
Thông số kỹ thuật của MCB :
Số cực :1 cực +N
Dòng điện định mức : 0.5A
Chọn CONTACTOR:
Mục đích: đóng cắt cấp nguồn cho mạch động lực thông qua mạch điều khiển.
Yêu cầu:
Chọn dòng định mức vào khoảng (1,3 -1,5)Iđm.
Phù hợp với công suất của động cơ cũng như biến tần.
Điện áp cuộn hút là 220V.
Giải pháp: Chọn contactor SC-N2/VS

(catalog “Contactor SC Fuji.pdf” trang 35 và trang 61)
Contactor có các thông số:
Dòng điện: 40A
Công suất : 18.5kW
Điện áp cấp vào cuộn hút: 220-240V
Tần số: 50Hz
Chọn rơle trung gian:
Mục đích: dùng để khởi động biến tần
Yêu cầu:
Có 2 tiếp điểm.
Điện áp cuộn hút 220V.
Giải pháp : chọn rơle của hãng Omron MY2 220VAC (S)

Chọn đế cắm cho Relay trung gian”

(catalog “RELAY OMRON.pdf” trang 2 )
Thông số của Relay trung gian:
Hãng sản xuất: Omron
Loại: MY2 220VAC (S)
Điện áp cuộn hút: 220V/50Hz