thiết kế hệ thống điều khiển hệ truyền động điện cho trạm khí

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Mục lục
trang
Lời giới thiệu 3
Chương 1: Tổng quan về máy nén khí
1.1. Giới thiệu về máy nén khí 4
1.2. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy nén khí 5
1.2.1. Máy nén pittong 5
1.2.2. Máy nén roto cánh trượt 7
1.2.3. Máy nén trục vít 8
1.2.4. Máy nén ly tâm 9
1.2.5. Máy nén hướng trục 11
Chương 2 : Thiết kế hệ thống điều khiển hệ truyền động điện cho trạm khí
nén có nhiều máy nén khí
2.1. Yêu cầu cơ bản về truyền động điện và trang bị điện cho máy nén 13
2.1.1. Cơ sở tính toán hệ truyền động điện máy nén khí 13
2.1.2. Yêu cầu về trang bị điện – điện tử điều khiển máy nén 14
và hệ thống khí nén
2.2. Các cảm biến và bảo vệ an toàn trong hệ thống máy nén khí 15
2.2.1. Cầu chì 15
2.2.2. Role nhiệt 16
2.2.3. Áptômát 17
2.2.4. Thermistor bảo vệ động cơ 18
2.2.5. Rơle hiệu áp dầu 19
2.2.6. Rơle áp suất cao và thấp 20
1
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
2.2.7. Bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy 21
2.3. Lựa chọn cấu hình trạm nén khí 21

2.4. Sơ đồ động lực và điều khiển hệ thống 23
Chương 3: Chương trình điều khiển
3.1. Cấu hình trạm PLC 30
3.2. Liệt kê các đầu vào ra 31
3.3. Lưu đồ thuật toán 34
3.3.1. Lưu đồ thuật toán điều khiển toàn bộ trạm khí nén 34
3.3.2. Lưu đồ thuật toán chọn máy chủ 35
3.3.3. Các bước chuẩn bị khởi động máy nén khí 36
3.3.4. Các bước khởi động máy nén khí 37
3.3.5. Điều chỉnh tự động máy nén khí 38
3.4. Chương trình 39
Kết luận 46
Tài liệu tham khảo 47
2
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Lời giới thiệu
Ứng dụng khí nén đã có từ thời trước Công Nguyên, tuy nhiên sự phát
triển của khoa học khĩ thuật thời đó không đồng bộ, nhất là sự kết hợp các kiến
thức về cơ học, vật lý, vật liệu… cồn thiếu, cho nên phạm vi ứng dụng của khí
nén còn rât hạn chế.
Mãi đến thế kỷ thứ 19 các máy móc thiết bị sử dụng năng lượng khí nén
lần lượt được phát minh. Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượn điện , vai trò
sự dụng năng lượng bằn khí nén bị giảm dần. Tuy nhiên, việc sử dụng năng
lượng bằng khí nén vãn đóng một vai trò cốt yếu trong một số lĩnh vực mà sử
dụng điện không an toàn, không hiệu quả kinh tế. Khí nén được sử dụng ở một
số các dụng cụ nhỏ nhưng có yêu cầu về tốc độ cao và ó năng lượng lớn như búa
hơi, dụng cụ dập, tán đinh …. nhất là các dụng cụ đồ gá kệp chặt trong các máy.
Sau chiến tranh thế giới thứ 2, việc sử dụng khí nén ngày càng phát triển

mạnh mẽ. những dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén mới được sáng chế và ứng
dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Sự kết hợp khí nén với điện – điện tử sẽ
quyết định cho sự phát triển của kỹ thuật điều khiển trong tương lai.
Vì nhưng ưu điểm của khí nén như là có độ nhớt động học cao nên việc
truyền tải đi xa trong các đường ông có hiệu suât cao tổn thất it, hơn nữa việc sử
dụng khí nén là rất an toàn trong việc phòng tránh cháy nổ. Và hơn nữa việc sử
dụng khí nén là rất sạch không gây ô nhiễm môi trường, chi phí cho việc sử
dụng khí nén là thấp…. Chính vì những ưu điểm đó của khí nén mà hiện nay
ứng dụng của nó trong một số ngành công nghiệp tỏ ra rất là hiệu quả và đạt
được lợi nhuận về khinh tế cao.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY NÉN KHÍ
3
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
1.1. Giới thiệu tổng quan về máy nén khí
Khí nén có nhiều công dụng: là nguyên liệu sản xuất ( trong công nghiệp
hóa học ), là tác nhân mang năng lượng ( khuấy trộn tạo phản ứng ), là tác nhân
mang tín hiệu điều khiển ( trong kỹ thuật tự động bằng khí nén ), là nguồn động
lực , cấp hơi cho kích, tua bin…
Để tạo ra các nguồn khí nén này ta phải cần có máy nén khí. Nhiệm vụ
chủ yếu của máy nén khí là tạo ra áp suất cho một nguồn khí nào đó trong bình
chứa hay còn gọi là bình tích. Sáu đó nhờ áp suất lớn trong bình khí sẽ được
truyền đi để cấp cho một quá trình công nghệ nào đó( và ở đây ta chủ yếu xét
đến máy nén không khí ). Máy nén có thể được phân loại như sau [ tr 139,2]:
a) Máy nén làm việc theo nguyên lý thể tích gồm có: máy nén pittông,
máy nén roto cánh trượt, máy nén trục vít v.v…;
b) Máy nén ly tâm ;
c) Máy nén làm việc theo nguyên lý cánh nâng;
d) Máy nén tuy e;

e) Máy nén một hoặc nhiều cấp;
f) Theo đối tượng nén: máy nén không khí , máy nén khí CO
2
, máy nén
hơi NH
3
, máy nén hơi phreon v.v…;
g) Theo đặc điểm cáu tạo: máy nén kín, nửa kín và nửa hở ( đối với động
cơ )
1.2. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của một số loại máy nén khí
4
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
1.2.1. Máy nén pittong
a. Cấu tạo
Kết cấu cụ thể của các máy nén pittong là rất đa dạng, tuy vậy từng máy
đều có các bộ phận chính chu yếu sau: Thân máy, trục khủy hay lệch tâm, xi
lanh, pittong, biên, con trượt, ắc pittong, các van hút và van đẩy, hệ thông bơm
dầu bôi trơn, hệ thống làm mát máy, các đồng hồ đo áp lực dầu, áp lực mỗi cấp
nén, hộp đệm kín cho cán pittong và đầu trục ra của máy nén phía nhận truyền
truyền động từ động cơ, các van chặn ở cửa hút, đẩy, van trên đường nối tắt, van
an toàn, bảng điều khiển…[2]
Máy nén kiểu pittong được chia ra làm hai loại:
+ Máy nén một cấp
+ Máy nén nhiều cấp
Sau đây là cấu tạo đơn giản của máy nén pittong một cấp
Hình 1.2.1 : Cấu tạo của máy nén pittong
1 – Pittong , 2 – Xilanh , 3 – Con đẩy , 4 – Con trượt , 5 – Thanh truyền
6 – Tay quay , 7 – Van nap , 8 - Van xả

b. Nguyên lý hoạt động
5
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Hình 1.2.2 : Nguyên lý hoạt động của máy nén pittong – một cấp
Máy nén khí pittong một cấp ở kì nạp, chân không được tạo lập phía trên
pittong, do đó không khí được đẩy vào buồng nén không qua van nạp. Van này
mở tự động do sự chênh lệch áp suất gây ra bởi chân không ở trên bề mặt
pittong. Khi pittong đi xuống tới “ điểm chết dưới ” và bắt đầu đi lên, không khí
đi vào buồng nén do sự mất cân bằng áp suất phía trên và dưới nên van nạp đóng
lại và quá trình nén khí bắt đầu xảy ra. Khi áp suất trong buồng nén tăng tới một
mức nào đó sẽ làm cho van thoát mở ra, khí nén sẽ thoát qua van thoát để đi vào
hệ thống khí nén. Cả hai van nạp và thoát thường có lò xo và cả 2 van đóng mở
tự động do sự thông khí sự chênh lệch áp suất ở phía của mỗi van. Sau khi
pittong lên đến “ điểm chết trên ” và bắt đầu đi xuống trở lại, van thoát đóng và
một chu trình nén khí mơi bắt đầu.
Máy nén khí kiểu piston một cấp có thể hút được lượng đến 10m/phút và
áp suất nén được 6 bar, có thể trong một số trường hợp áp suất nén đến 10 bar.
Máy nén khí kiểu piston 2 cấp có thể nén đến áp suất 15 bar. Loại máy nén khí
kiểu piston 3,4 cấp có thể nén áp suất đến 250 bar.
6
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Hình 1.2.3 : Nguyên lý và cấu tạo của máy nén pittong 3 cấp
Loại máy nén khí một cấp và hai cấp thích hợp hệ thống điều khiển bằng
khí nén trong công nghiệp.
1.2.2. Máy nén roto cánh trượt
a. Cấu tạo

Máy nén rôt cánh trượt cũng làm việc theo nguyên lý thể tích. Cấu tạo và
hoạt động của nó được thể hiện ở hình 1.2.4. Trong đó 1 cánh trượt, trượt trên
roto và stato. Roto 3 được đặt lệch tâm một khoảng e nào đó vì vậy khi roto
quay sẽ làm thay đổi thể tích khí từ đầu vào đến đầu ra.
7
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Hình 1.2.4 : Cấu tạo máy nén khí roto cánh trượt
b. Nguyên lý hoạt động
Từ hình 1.2.4 ta thấy, khi roto 1 đặt lệch tâm với stato 2 một khoảng là e
quay theo chiều kim đồng hồ thì các cánh 4 sẽ luôn tỳ cạnh ngoài vào thành
trong của stato 2. Dung tích khoảng 3 chứa đầy khí ( hoặc hơi ) vừa hoàn thành
quá trình hút sẽ bắt đầu quá trình nén cho tới khi cánh phía trước đến cửa
đẩy.Quá trình đẩy hết khí nén ra khỏi khoang 3 khi cánh 4 đến cửa đẩy. Phía sau
cánh 4 lại có dung tích khí tiếp theo.[2,6]
Năng suất của máy nén phụ thuộc vào kích thước của roto, stato và số
vòng quay của roto.
1.2.3. Máy nén trục vít
a. Cấu tạo
Máy nén trục vít cũng làm việc theo nguyên lý thể tích. Cấu tạo và hoạt
động của nó được thể hiện ở hình 1.2.5. Nó gồm hai trục vít nhiều mối răng ăn
khớp và quay ngược chiều nhau. Một trục dẫn, nhận truyền động từ động cơ, và
truyền cho trục bị dẫn qua cặp bánh răng nghiêng.
8
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Hình 1.2.5: Cấu tạo máy nén trục vít
b. Nguyên lý hoạt động

Khi các trục vít quay nhanh, không khí được hút vào bên trong vỏ thông
qua cửa nạp và đi vào buồng khí ở giữa các trục vít và ở đó không khí được nén
giữa các răng khi buồn khí nhỏ lại, sao đó khí nén đi tới cửa thoát. Cả cửa nạp
và cửa thoát sẽ được đóng hoặc được mở tự động khi các trục vít quay hoặc
không che các cửa. Ở cửa thoát của máy nén khí có lắp một van một chiều để
ngăn các trục vít tự quay khi quá trình nén đã ngừng.
Máy nén khí trục vít có nhiều tính chất giống với máy nén khí cánh gạt,
chẳng hạn như sự ổn định và không dao động trong khí thoát, ít rung động và
tiếng ồn nhỏ. Đạt hiệu suất cao nhất khi hoạt động gần đầy tải. Lưu lượng từ
1,4m/phút và có thể lên tới 60m/phút
1.2.4. Máy nén ly tâm
a. Cấu tạo
- Vỏ máy: Vỏ máy là chi tiết có cấu tạo phức tạp, có khối lượng lớn, là giá
đỡ cho các chi tiết khác. Trong vỏ máy có các ổ trục để đỡ các trục máy,
có các áo nước để dẫn nước làm mát, có các khoang để dẫn khí. Vỏ máy
được chế tạo thành 2 nửa để thuận tiện cho việc tháo lắp, tuy nhiên cũng
9
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
có loại vỏ máy được chế tạo liền khối. Vỏ máy thường được chế tạo bằng
gang xám hay bằng gang hợp kim.[6]
Hình 1.2.6: Cấu tạo vỏ máy và trục máy nén ly tâm
- Trục máy nén ly tâm: Trục để lắp các bánh công tác lên đó nhận truyền
động từ động cơ dẫn động, quay với vận tốc cao để thực hiện quá trình
nén khí. Trục máy được lắp vào các các ổ đỡ trên vỏ máy. Trục máy được
chế tạo bằng thép hợp kim.[6]
- Bánh công tác: Bánh công tác được lắp trên trục máy quay theo trục máy
để làm biến đổi động năng chất khí, thực hiện quá trình nén khí, trên bánh
công tác có các bánh cong. Có 3 loại bánh công tác, bánh công tác hở,

bánh công tác nửa hở, bánh công tác kín.[6]
Hình 1.2.7: Cấu tạo bánh công tác của máy nén ly tâm
- Cánh định hướng (hay vách ngăn hay cánh tĩnh- diffuser): Là một tấm
kim loại đặt sát với bánh công tác, đóng vai trò dẫn hướng dòng khí đi từ
cửa xả của cấp nén này tới cửa nạp của cấp nén kế tiếp, cánh định hướng
10
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
được chế tạo bằng gang hoặc thép hợp kim. Cánh định hướng được gắn
với vỏ và không quay theo trục máy.
Hình 1.2.8: Cấu tạo tổng thể của máy nén khí ly tâm
b. Nguyên lý hoạt động
Máy nén ly tâm hoạt động theo nguyên lý động năng. Trong một máy nén
ly tâm thường có nhiều cấp nén. Mỗi cấp gồm có guồng động,bộ khuếch tán,
rãnh dẫn khí. Các cấp nối tiếp nhau trên một trục. số cấp này phụ thuộc vào áp
suất cần có của khí sau khi nén. Ta có thể nhìn vào hình 1.2.8 để minh họa cho
máy nén ly tâm có 4 cấp. Giả sử ta đi theo hướng từ của hút khí vào ta thấy dựa
vào cấu tạo của bánh công tác, không khí được hút vào sau đó không khí được
nén đưa đến bộ khuếch tán rồi tiếp theo đến ống dẫn hướng đến bánh công tác
tiếp theo. Quá trình này cứ diễn ra cho tới khi tới cấp cuối cùng.
1.2.5. Máy nén hướng trục
a. Cấu tạo
11
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Cấu tạo và hoạt động của nó được thể hiện ở hình 1.2.9. Nó gồm có roto,
stato, cánh động và cánh tĩnh. Cánh động được gắn trên roto còn cánh tĩnh được
gắn trên stato. Cánh động và cánh tĩnh được đặt lồng nhau và nghiêng một góc

nhất định nào đó. Các cánh tĩnh ở đây chỉ đóng vai trò dẫn hướng cho dòng khí.
Số tầng cánh tĩnh và động nhiều hay ít tuỳ theo vào áp suất càn ở đầu ra.
Hình 1.2.9: Cấu tạo của máy nén hướng trục
b. Nguyên lý hoạt động
Máy nén hướng trục cũng hoạt động theo nguyên lý động năng. Dựa vào
cấu tạo của chúng ta có thể giải thích nguyên lý hoạt động của nó như sau: Giả
sử roto quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ ( nhìn từ trái sang phải ), khi
đó cánh động thứ nhất sẽ biến động năng thành áp suất khí chênh lệch giữa hai
đầu vào và ra. Tiếp theo áp suất khí sẽ theo cánh tĩnh làm nhiệm vụ dẫn hướng
đưa khí nén đến cánh động tiếp theo. Quá trình cứ tiếp diễn như vậy cho tới khi
đến cánh động và tĩnh cuối cùng.
12
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỆ
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO TRẠM KHÍ NÉN CÓ NHIỀU
MÁY NÉN KHÍ
2.1. Yêu cầu cơ bản về truyền động điện và trang bị điện cho máy nén
2.1.1. Cơ sở tính toán hệ truyền động điện máy nén khí
Máy nén không đòi hỏi về thay đổi tốc độ, trừ trường hợp đặc biệt. Do
vậy, có năng suất dưới 10m
3
/phút thường kéo bằng động cơ không đồng bộ. Nếu
lưới điện đủ khỏe ta có thể mở máy trực tiếp với động cơ roto lồng sóc. Nếu lưới
điện yếu thì dùng động cơ không đồng bộ roto dây quấn, mở máy gián tiếp
thong qua điện trở khởi động. trong cả hai trường hợp thì mômen khởi động
không nhỏ hơn 0.4M
đm
và mômen cực đại không quá 1.5M

đm
.
Máy nén có năng suất lớn hơn 20m
3
/phút thì thường kéo bằng động cơ
đồng bộ. Trường hợp này cần moomen mở máy không quá 0.4M
đm
và mômen
khi kéo vào đồng bộ không dưới 0.6M
đm.
. Động cơ đồng bộ kéo máy nén pittong
thường đóng trực tiếp vào lưới.
Đối với máy nén tuabin cũng dùng động cơ đồng bộ để truyền động. Nếu
công suất lớn ( vài nghìn KW ) thì mở máy qua cuộn kháng hoặc biến áp tự
ngẫu. Điện áp mở máy ban đầu đặt vào động cơ khoảng 0.64U
đm
.
Đối với các máy nén xung ( máy nén pittong ) thì hệ truyền động của nó
thường là hệ truyền động có bánh đà.
Tính động cơ truyền động cho máy nén có thể áp dụng công thức sau[tr 165,5]:
Trong đó : Q – năng suất máy nén [ m
3
/phút ]
– hiệu suất máy nén ( 0,5 ÷ 0.8 )
13
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
– hiệu suất bộ truyền, truyền đai thì = 0,85
, – công nén đẳng nhiệt và đoạn nhiệt ( kGm )

Giá trị và đối với các áp suất khác nhau cho ở bảng 2.1
k – hệ số dự trữ, k = 1,1 ÷ 1,15
Cũng có thể chọn công suất động cơ theo công thức đơn giản sau:
Trong đó: z – hệ số, tra theo bảng 2.1
Bảng 2.1
Đại
lượng
Áp suất cuối ( là áp suất máy nén + 1at ) ( at )
3 4 5 6 7 8 9 10
L
i
11.000 13.900 16.100 17.900 19.500 20.800 22.000 23.000
L
a
12.900 17.100 20.500 23.500 26.100 28.600 30.700 32.700
Z 200 260 300 345 360 410 440 464
2.1.2. Yêu cầu về trang bị điện – điện tử điều khiển máy nén và hệ thống khí
nén
- Đo hiệu áp suất và áp suất dầu bôi trơn: Thường dùng sensor hiệu
áp suất ON – OFF, hoặc DP cho thông tin đo hiệu áp suất và áp
suất cao hay thấp dùng để điều khiển và giám sát. Thông số này
thuộc nhóm quan trọng bậc nhất trong bảo vệ và giám sát sự hoạt
động của máy nén.
14
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
- Đo nhiệt độ và áp suất đầu đẩy: Thường dùng sensor áp suất ON –
OFF hoặc DP cho thong tin đo mức cao của nhiệt độ và áp suất đầu
đẩy, thông số này thuộc nhóm quan trọng thứ hai trong bảo vệ và

giám sát sự hoạt động của máy nén.
- Đo mức và nhiệt độ dầu bôi trơn trong cacte máy dùng để giám sát
sự hoạt động của máy nén.
- Đo nhiệt độ đầu ra và áp suất công chất làm mát đầu và máy nén
dùng để giám sát sự hoạt động của máy nén
2.2. Các cảm biến và bảo vệ an toàn trong hệ thống máy nén khí
Trong các hệ thống máy nén khí có thể phân loại hai loại thiết bị bảo vệ là
các thiết bị bảo vệ động cơ và các thiết bị bảo vệ máy nén. Các thiết bị bảo vệ
động cơ gồm: bộ bảo vệ ngắn mạch, role nhiệt bảo vệ quá tải động cơ, aptomat,
các mạch bảo vệ động cơ thermistor, role nhiệt độ bảo vệ chi tiết của động cơ và
máy không quá nhiệt độ cho phép. Các thiết bị bảo vệ máy nén gồm có: role áp
suất cao, role áp suất thấp, role hiệu áp suất dầu, role nhiệt bảo vệ các chi tiết
không vượt quá nhiệt độ cho phép như role bảo vệ nhiệt độ bảo vệ đầu dầu
( thường không vượt quá 60
0
) bảo vệ nhiệt độ đầ đẩy, bảo vệ nhiệt độ dầu hồi…
Ở đây em xin giới thiệu một số các bảo vệ và cảm biến cơ bản nhất.
2.2.1. Cầu chì
Ngắn mạch hay còn gọi là đoản mạch hay chập mạch là hiện tượng chập
mạch trong đông cơ, làm dòng điện tăng vọt lên làm cháy cuộn dây, cháy các
thiết bị đóng cắt và dây dẫn điện.[3]
Để bảo vệ ngắn mạch cho động cơ người ta thường sử dụng cầu chì hoặc
aptomat ( hay còn gọi là cầu dao tự động ).Yêu cầu khi sử dụng cầu chì.
- Đặc tính ampe – giây của cầu chì cần phải thấp hơn đặc tính của
thiết bị cần bảo vệ.
15
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
- Khi có ngắn mạch cầu chì phải làm việc có chọn lọc theo trình

tự.
- Đặc tính làm việc của cầu chì phải ổn định.
- Công suất của thết bị được bảo vệ tăng thì cầu chì càng cần phỉa
có khả năng cắt cao hơn.
- Việc thay thế dây chảy phải đẽ dàng và tốn it thời gian.
Ngoài ra trong hệ thống máy nén khí ta cần chọn cầu chì thỏa mãn các
yêu cầu sau:
- Cần đấp ứng sự đốt nóng dây chảy trong một thời gian nhất
định.
- Cần ngắt thật nhanh khi sảy ra ngắn mạch.
- Không cản trở động cơ khởi động nhiều lần với dòng khởi
động cao.
- Mỗi động cơ lai máy nén khi nên có một cầu chì riêng không
nên thiết kế chung.
2.2.2. Rơle nhiệt
Rơle nhiệt là khí cụ điện để bảo vệ quá tải cho động cơ khi động cơ bị
tăng dòng quá định mức trong một thơi gian nhất định nào đó.
Rơle nhiệt là lọa rơle có đại lượng tác động đầu vào là nhiệt độ, đại lượng
đầu ra là sự thay đổi các thông số điện hay trạng thái đóng, mở tiếp điểm của
role. Vì vậy, về cấu tạo role nhiệt gồm có: bộ phận nhạy cảm với nhiệt độ, bộ
phận so sánh, hệ thống tiếp điểm và bộ phận điều chỉnh thông số…
Vì vậy tùy theo nguyên lý làm việc của bộ phận cảm biến nhiệt của role,
ta có các loại role nhiệt với các đặc tính kĩ thuật và phạm vi ứng dụng khác
nhau. Các cảm biến nhiệt độ hay được sử dụng trong role nhiệt là:
16
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
- Kiểu kim loại kép ( bimetal, lưỡng kim loại ) dựa trên tính chất
dãn nở khích thước do nhiệt độ của kim loại.

- Kiểu khí nén dựa trên tính chất thẻ tích, áp suất chất khí thay đổi
khi nhiệt độ của chúng thay đổi.
- Kiểu nhiệt ngẫu dựa trên tính chất xuất hiện một sức điện động
khi có sự chênh lệch nhiệt độ ở hai đầu nhiệt ngẫu .
- Kiểu điện trở nhiệt dựa trên tính chất điện trở của vật liệu thay
đổi theo nhiệt độ.
2.2.3. Áptômát
Aptomat là khí cụ điện dùng để cắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn
mạch,sụt áp…. Aptomat còn được gọi là cầu dao tự động.
Aptomat có 3 yêu cầu sau:
- Chế độ làm việc định mức của aptomat phai là chế độ dài hạn nghĩa là
dòng điện có chị số định mức chạy qua aptomat lâu bao nhiêu cũng được. Mặt
khác , mạch dòng điện của aptomat phải chịu được dòng điện lớn ( khi có ngắn
mạch ) lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng.
- Aptomat phải ngắt mạch được dòng ngắn mạch lớn. Sauk hi ngắn mạch
dòng ngắn mạch aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định
mức.
- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn
chế sự phá hoại của dòng điện ngắn mạch gây ra, aptomat phải có thời gian cắt
nhanh. Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ
quang bên trong aptomat.
- Để thực hiện yêu cầu thao tác bảo vệ có chọn lọc, aptomat cần phải có
khả năng điều chị trị số dòng điện tác động và thời gian tác động.
Aptomat có nhiều kiểu loại khac nhau:
- Theo kết cấu có thể phân ra loại một cực, hai cực, ba cực.
- Theo thời gian thao tác có loại tác động tức thời và loại tác động
không tức thời.
- Theo công dụng bảo vệ có loại aptomat bảo vệ dòng cực đại,
cực tiểu, bảo vệ điên áp thấp, bảo vệ dòng ngược…
17

Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
- Ngoài ra còn một số loại aptomat tổng hợp ví dụ như aptomat
bảo vệ dòng cực đại kết hợp với cả bảo vệ điện áp thấp hoặc kết
hợp với cả role nhiệt …
-
2.2.4. Thermistor bảo vệ động cơ
Thermistor bảo vệ động cơ hiện nay được coi là khí cụ bảo vệ hữu hiệu
nhất chống lại sự quá nhiệt không những trog động cơ mà còn trên các chi tiết
khác của động cơ hoặc máy nén.
Thermistor gồm hai thành phần chính: phần điều khiển chỉnh và phần các
cảm biến nhiệt độ. Các cảm biến nhiệt độ này được các nhà sản xuất bố trí và
trong các cuộn dây.
Khi nhiệt độ cuộn dây tăng quá mức cho phép ( quá tải dẫn tới dòng điện
tăng quá mức cho phép …) thì lúc này mạch Thermistor sẽ ngắt động cơ ra khỏi
lưới để bảo vệ động cơ. Tuy nhiên ơ đây ta cần lưu ý tới tốc độ tăng nhiệt độ của
cuộn dây đặc biệt là khi động cơ bị kẹt, dòng điện đạt dòng điện ngắn mạch. Tuy
đầu cảm biến Thermistor đã được gài vào trong các cuộn dây và có chất dẫn
nhiệt sao cho nó có khả năng phản ánh tốt nhất nhiệt độ của cuộn dây, nhưng
đối với dòng ngắn mạch thì nhiệt độ cuộn dây tăng rất nhanh do vậy mà
Thermistor không cảm nhận kịp. Vì vậy ta cần phải sử dụng kết hợp với các
phần tử bảo vệ khác. [3]
Ngoài việc bảo vệ nhiệt độ cuộn dây ra thì Thermistor còn được dùng để
bảo vệ các chi tiết máy khác. Khi đó các Thermistor được mắc nối tiếp nhau.
Một số dạng Thermistor.
Hình 2.2.1: Các dạng của Thermistor trên thị trường
18
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
2.2.5. Rơle hiệu áp dầu
Máy nén gồm nhiều chi tiết cơ khí truyền động với các bề mặt ma sát nên
phải bôi chơn bằng dầu. Dầu được bơm dầu hút từ đáy dầu cacte đưa quá các
rãnh dầu bố trí trên trục khuỷu và các chi tiết đến các bề mặt ma sát. Do đối áp
trong khoảng cacte là áp suất cacte hay áp suất hút nên áp suất tuyết đối của dầu
không có ý nghĩa mà hiệu áp dầu mới có ý nghĩa đối với quá trình bôi chơn máy.
Hình 2.2.2 giới thiệu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của rơle hiệu áp
dầu
Hình 2.2.2: Cấu tạo bên ngoài và bên trong rơle hiệu áp dầu
Trong đó: 1– Phần tử cảm biến áp suất dầu
2 – Phần tử cảm biến áp suất hút
3 – Cơ cấu điều chỉnh
4 – Cần điều chỉnh
5 – Hệ thống tiếp điểm
Rơ le bảo vệ áp suất dầu lấy tín hiệu của áp suất dầu và áp suất cacte máy
nén. Phần tử cảm biến áp suất dầu “OIL” (1) ở phía dưới của rơ le được nối đầu
đẩy bơm dầu và phần tử cảm biến áp suất thấp “LP” (2) được nối với cacte máy
nén.
19
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Nếu chênh lệch áp suất dầu so với áp suất trong cacte Δp = p
d
– p
0
nhỏ
hơn giá trị đặt trước được duy trì trong một khoảng thời gian nhất định thì mạch
điều khiển tác động dừng máy nén. Khi Δp nhỏ thì dòng điện sẽ đi qua rơ le thời

gian (hoặc mạch sấy cơ cấu lưỡng kim). Sau một khoảng thời gian trễ nhất định,
thì rơ le thời gian (hoặc cơ cấu lưỡng kim ngắt mạch điện) ngắt dòng điều khiển
khởi đến khởi động từ máy nén.[6]
Độ chênh lệch áp suất cực tiểu cho phép có thể điều chỉnh nhờ cơ cấu 3.
Khi quay theo chiều kim đồng hồ sẽ tăng độ chênh lệch áp suất cho phép, nghĩa
làm tăng áp suất dầu cực tiểu ở đó máy nén có thể làm việc.
2.2.6. Rơle áp suất cao (HP) và thấp (LP)
Rơle áp suất cao và rơle áp suất thấp có hai kiểu khác nhau :
- Dạng tổ hợp gồm 02 rơ le
- Dạng các rơ le rời nhau
Trên hình 2.2.3 là cặp rơ le tổ hợp của HP và LP, chúng hoạt động hoàn
toàn độc lập với nhau, mỗi rơ le có ống nối lấy tín hiệu riêng.
Hình 2.2.3: Cấu tạo bên ngoài và bên trong của rơle áp suất cao và rơle áp suất
thấp
Cụm LP thường bố trí nằm phía trái, còn Hp bố trí nằm phía phải. Có thể
phân biệt LP và HP theo giá trị nhiệt độ đặt trên các thang kẻ, tránh nhầm lẫn.
Trên hình 2.2.4 là các rơ le áp suất cao và thấp dạng rời.
20
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Hình 2.2.4: Cấu tạo lần lượt rơle áp suất cao và rơle áp suất thấp
Rơ le áp suất cao được sử dụng bảo vệ máy nén khi áp suất đầu đẩy cao
quá mức quy định, nó sẽ tác động trước khi van an toàn mở. Hơi đầu đẩy được
dẫn vào hộp xếp ở phía dưới của rơ le, tín hiệu áp suất được hộp xếp chuyển
thành tín hiệu cơ khí và chuyển dịch hệ thống tiếp điểm, qua đó ngắt mạch điện
khởi động từ máy nén.
2.2.7. Bảo vệ nhiệt độ đầu dẩy
Ngoài việc bảo vệ nhiệt độ cho cuộn dây động cơ, ổ trượt, dầu bôi trơn,
Khi làm việc với nhiệt độ đầu đẩy quá lớn sẽ làm giảm tuổi thọ của máy, tiêu

hao dầu tăng, tiêu hao điện năng tăng, hiệu suất máy nén giảm…
Đầu cảm biến nhiệt độ thường được bố trí ngay trên van đẩy của máy nén,
và mỗi đầu xilanh được bố trí một đầu cảm biến. Để bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy có
thể dùng role nhiệt độ hoặc bảo vệ Thermistor. Role nhiệt độ thường có đầu cảm
biến nhiệt độ kiểu ống để biến tín hiệu nhiệt thành tín hiệu áp suất làm thay đổi
chiều cao hộp xếp và đóng cắt tiếp điểm qua cơ cấu cơ. Thermistor bảo vệ máy
nén qua việc thay đổi điện trở của đầu cảm biến, tín hiệu này củng được chuyể
đổi thành tín hiệu điện để đóng mở các tiếp điểm.[3]
2.3. Lựa chọn cấu hình trạm nén khí
Do điều kiện kiến thức và thời gian còn hạn chế nên ở đồ án này em xin
dừng ở một trạm khí nén có 3 máy nén khí. Thông số của các máy nén khí cho ở
bảng 2.2 sau:
21
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Bảng 2.2: Thông số máy nén khí
Tên máy HTA-08-VT
Quy cách Đơn vị Thông số
Đường kính và số lượng xi lanh mm 51x2
Hành trình nén mm 114
Tốc độ đầu máy RPM 450
Lít/phút 1424
CFM 50.2
Áp lực làm việc Kg/cm
2
G 35
Lít/phút 911
CFM 32.1
Động cơ HP 20

Lưu lượng nước Lít/phút 54
Dầu bôi trơn lít 14
2.4. Sơ đồ điều khiển hệ thống
22
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
V 2 2 V 2 3
Ð 3
Ð 4
Ð 5
Ð 6
Ð 7
Ð 8
Ð 9
N O . 2
N O . 1
N O . 3
F 2F 1 F 3
V 2
V 1
V 3
V 4
V 5
V 6
V 7
V 8
V 9
V 1 0
V 1 1

V 1 2
V 1 3
V 1 4
V 1 5
Ð 1
V 1 6
V 1 7
V 1 8
V 1 9
V 2 0
V 2 1
Hình 2.4.1: Sơ đồ động lực và điều khiển hệ thống
2.4.1. Sơ đồ mạch động lực
23
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
D1 B1
AT 1
K1
CC
K2
RN 1
RN 2
D2 B2
AT 2
K3
CC
K4
RN3

RN4
D3 B3
AT3
K5
CC
K6
RN5
RN6
Hình 2.4.2: Sơ đồ mạch động lực số 1
24
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
R1
R2
R3
K1
K2
K3
R4
R5
R6
K4
K5
K6
R7
R8
R9
K7
K8

K9
R10
R11
R12
K10
K11
K12
AC 220V
Hình 2.4.3: Sơ đồ mạch điều khiển contacto số 1
25
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1