Đồ án điều KHIỂN ĐỘNG cơ bơm TRUNG hòa PH hãng ROCKWELL

Kỹ thuật điều khiển động cơ
Trường: Đại học Giao Thông Vận Tải TPHCM
Khoa : Điện – Điện Tử Viễn Thông
oOo
Giảng viên hướng dẫn : TS. Lê Quang Đức
Đồ án: Bơm xút trung hòa độ PH
Nội dung đề tài :
Ổn định độ PH: Một bơm 150L/min cấp NaOH vào bồn chứa dung dịch axit để
trung hòa độ PH. Hãy điều khiển lưu lượng của bơm làm sao để độ PH ổn định
bằng 0.7.
Biến tần dùng của hãng : Rockwell Automation
Nội Dung:
PHẦN I : MÔ HÌNH CHO HỆ THỐNG:
Nhóm 54 Page 1
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Hình 1: Sơ đồ hệ thống (1) Biến tần, (2) Bơm, động cơ, (3) Thùng chứa,
(4) Cảm biến độ PH.
Mô tả hệ thống:
Biến tần điều khiển bơm, bơm NAOH vào bồn chứa với tốc độ được đặt trước
150lit/min. Cảm biến độ PH sẽ cảm biến độ PH dung dịch trong thùng chứa, phản hồi
tín hiệu về biến tần. Biến tần so sánh tín hiệu phản hồi về từ cảm biến với giá trị PH
đặt là 0,7 sẽ điều khiển bơm bơm dung dịch NAOH vào bình chứa sao cho độ PH trong
bình chứa luôn ổn định ở mức 0,7.
Cần các thiết bị:
1. Biến tần.
2. Bơm + động cơ.
3. Cảm biến PH.
4. Các thiết bị bảo vệ cho hệ thống.
PHẦN 2: Lựa chọn thiết bị:
A. Đặc tính của bơm
Nhóm 54 Page 2

(1)
(2)
(3)
(4)
Kỹ thuật điều khiển động cơ
• H= f(Q): là đường đặc tính của bơm. Lưu lượng càng lớn thì cột áp càng
giảm
Khi chất lỏng chuyển động trong đường ống thì sẽ có tổn thất do ma
sát của chất lỏng với đường ống( cái này do độ nhớt của chất lỏng quyết
định, chất lỏng mà có độ nhớt càng lớn thì tổn thất này càng cao). Ngoài ra
còn có tổn thất do va đập phụ thuộc chính vào góc tiếp xúc, các dòng chảy
trong bơm với bánh cánh công tác cho nên tồn tại một giá trị tốc độ hay sản
lượng mà tại đó tổn thất va đập là thấp nhất.
B.Chọn máy bơm:
Nhóm 54 Page 3
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Theo yêu cầu đề bài là bơm 150L/min. Vậy ta chọn bơm có sẵn động cơ 3 phase
2CD 120/15 (Hãng EBARA) dùng được trong môi trường hóa chất công nghiệp có: P
= 1,1 kW, lưu lượng Q = 150 l/min, bơm sẽ bơm lên được độ cao là 30m
Trang 16 catalogue “Bơm EBARA Catalogue 2005 Version 5.0.pdf”
Thông số kỹ thuật:
- Áp suất làm việc tối đa : 8 bar. Nhiệt độ chất lỏng từ 35° – 60 °.
- 3 pha 230 – 400 V ± 10%, 50Hz. Công suất 1,1 Kw. 2 cặp cực.
Nhóm 54 Page 4
Kỹ thuật điều khiển động cơ
- Dòng chạy trên động cơ 3,3A
Kích thước - các thông số của máy bơm được thể hiện trong bảng dưới:
Bảng thông số:
B. Chọn thiết bị điện chính:
a) Chọn biến tần:

- Do động cơ có công suất 1,1 kW nên ta chọn biến tần Power Flex 40 mã số 22B-
D4P0x104 của hãng Rockwell Automation
Nhóm 54 Page 5
Kỹ thuật điều khiển động cơ
- Biến tần dùng cho tải bơm quạt( product overview,page 2, Tech Data)
- Các thông số của biến tần Power Flex - 40 22B-D4P0x104
Trang 4 catalogue “werFlex 40 Standard Drives Quick Start [PDF].pdf “
Model: PowerFlex 40 22B-D4P0x104
P
in
= 4 kW
P
out
= 1,5 kW
I
Out
= 4 A
I
in
= 5,7 A
U
in
= 380 (V)
Điện trở hãm theo khuyến cáo của biến tần:
Theo catalogue của biến tần thì ta chọn điện trở hãm AK-R2-360P500 có giá
trị là 121Ω
Nhóm 54 Page 6
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Hình : Trích từ catalogue của biến tần “Power Flex 4-40 (User Manual).pdf” Trang 78
Chọn biến trở điều tốc theo catalogue của biến tần: 100KΩ (trang 20 tech

data)
Chọn bộ lọc cao tần: EMC Filters theo catalogue của biến tần:
Loại: 22-RF012-BS
Nhóm 54 Page 7
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Hình : Trích catalogue biến tần “Power Flex 4-40(Tech Data)” Trang 12
b) Chọn cảm biến PH:
Ta chọn cảm biến PH: WQ201 của hãng Global Water
Nhóm 54 Page 8
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Hình : Trích từ catalogue “WQ201B.pdf”
Thông số kỹ thuật của cảm biến:
- Nguồn vào 10-30V DC.
- Chân tín hiệu ra : 4 - 20 mA.
Nhóm 54 Page 9
Kỹ thuật điều khiển động cơ
- Chịu được nhiệt độ: -5  +55°.
- Cấu hình cảm biến 3 chân.
Hình : Sơ đồ đấu nối chân của cảm biến PH gồm 3 chân
Catalogue: “WQ201 pH Sensor.pdf”. Trang 25
A. Chọn các thiết bị bảo vệ:
1. Chọn cầu chì:
Nhóm 54 Page 10
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Chọn cầu chì theo hướng dẫn của biến tần (I
puses
= (1,5 ÷ 1,7). I
in inverter
= 10 A). Ta
chọn cầu chì của hãng Rockwell với các thông số kỹ thuật như sau:

- Loại CCMR model UL Class CC / CSA HRCI-MISC.
- 460V – 3 pha.
- Dòng làm việc 11A
Hình : Bảng thông số : Trang 4 catalogue “Power Pluse Rockwell.pdf”
2. Chọn contactor:
Chọn contactor theo hướng dẫn của catalogue của biến tần :
Ta chọn contactor loại 100-C09 có các thông số kỹ thuật là:
- I = 9A
- 3 pha 400/415V, 50Hz
- Công suất 4 kW
Nhóm 54 Page 11
Kỹ thuật điều khiển động cơ
- Model 100-C09 – 200 : có 2 tiếp điểm thường đóng và 2 tiếp điểm thường mở.
Hình: Trích từ catalogue “Contactor Rockwell.pdf” Trang 1.
3. Chọn CB mạch động lực:
Chọn CB cho mạch động lực của hãng LS Industrial systems có các thông số kỹ
thuật sau:
- Model : RKP-b 3P B10
- Dòng định mức 10A
- Điện áp 400V AC
- 3 poles
- Dòng cắt 10 kA
Nhóm 54 Page 12
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Hình: trích từ catalogue “MCB_E_1101.pdf” Trang 24
4. Chọn biến áp cách ly cho mạch điều khiển:
Nhóm 54 Page 13
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Hình : Trích từ catalogue “bien ap cach ly.pdf” Trang 11
Các thông số kỹ thuật:

- Mã số sản phẩm: ST-1000VA-BACL.
- Điện áp vào 220V AC (1 pha)
- Điện áp ra 220 V, Dòng 4,5A.
- Công suất: 1kW
- Kích thước dài x rộng x cao : 245 x 215 x 165 (mm)
- Trọng lượng: 9 Kg.
5. Chọn CB cho mạch điều khiển:
Chọn CB cho mạch điều khiển của hãng LS Industrial systems có các thông số kỹ
thuật sau:
Nhóm 54 Page 14
Kỹ thuật điều khiển động cơ
- Model : RCBO – RKP – B6A - 06 120228RO
- Dòng định mức 6 A
- Điện áp 230V
- 2 poles
- Dòng cắt 4,5 kA
Nhóm 54 Page 15
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Hình: Trích từ catalogue “MCB_E_1101.pdf” Trang 14
6. Chọn cáp cho mạch động lực:
Nhóm 54 Page 16
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Ta chọn cáp của CADIVI
Cáp có thông số kỹ thuật như sau:
- Cáp điện lực 4 lõi loại 3 pha 1 dây trung tính.
- Ruột đồng, ruột dẫn tròn không ép chặt theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 6612-
2000 / IEC228, cách điện XLPE, vỏ PVC.
- Dùng để truyền tải, phân phối điện trong công nghiệp, cấp điện áp 600/1000V
tiêu chuẩn TCVN 5935-1995 / IEC60502, tần số 50Hz, lắp đặt cố định
- Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép đối với cáp là 90

O
C.
- Nhiệt độ cực đại cho phép khi ngắn mạch với thời gian không quá 5 giây là
250
0
C
Mã SP Lõi pha Lõi trung tính
Bề dày
vỏ
Đ.
Kính
tổng
Khối
lượng
cáp
Đ. Trở lõi
pha
ở 20
O
C
Đ.Trở lõi
tr.tính
ở 20
O
C
Mặt
cắt
Danh
định
Kết

Cấu
C/dày
C. điện
Mặt
cắt
Danh
định
Kết
Cấu
C/dày
C. điện
mm
2
N
0
/mm
mm mm
2
N
0
/mm
Mm mm mm Kg/km
Ω
/km
Ω
/km
1060504
10 7/1,35 0,7 6 7/1,04 0,7 1,8 17 611 1,83 3,08
Hình : Trích từ catalogue “7. cáp động lực 16 CXV 0,6-1KV.doc” Trang 7.
7. Chọn cáp cho mạch điều khiển:

Chọn cáp điều khiển của CADIVI
Nhóm 54 Page 17
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Cáp có thông số kỹ thuật như sau:
- Cáp điều khiển 1 đến 30 lõi, ruột đồng,
- Cách điện và vỏ bằng nhựa PVC, màn chắn đồng hoặc nhôm, giáp sợi thép, dùng
để truyền tín hiệu điều khiển, loại có màn nhôm chống nhiễu giáp sợi thép ký
hiệu là DVV/Sa/SWA
- Cấp điện áp 0,6/1 kV, tần số 50Hz , lắp đặt cố định .
- Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép đối với cáp là 70
O
C
- Nhiệt độ cực đại cho phép khi ngắn mạch với thời gian không quá 5 giây là
160
o
C
Ruột dẫn-Conductor
Bề dày Bề dày
Đ. Trở DC
ở 20
O
C
Mặt cắt
danh định
Nominal
area
Kết cấu
Structure
Đ/kính
ruột dẫn

Conductor dia.
mm
2
N
0
/mm mm mm mm
Ω/km
0,5 1/0,80 0,80 0,8 0,12 – 0,15 35,70
0,75 1/1,00 1,00 0,8 « 23,79
1,0 7/0,40 1,20 0,8 « 21,01
1,25 7/0,45 1,35 0,8 « 16,70
Hình : Trích catalogue “6. cáp điều khiển DVV-ScSa-SWA_06-1KV.doc” Trang 4
8. Chọn đèn báo, nút nhấn :
Nút nhấn loại lồi: QM3 của IDEC,U=220V dùng điều khiển đóng ngắt mạch điều
khiển sử dụng loại có một tiếp điểm thường đóng hoặc thường mở. Sử dụng loại
thường mở cho nút start (xanh lục), loại thường đóng cho nút stop (đỏ).
Nhóm 54 Page 18
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Hình : Trích trong catalogue “nút nhấn -đèn báo.pdf” Trang 4
Đèn báo:
Nhóm 54 Page 19
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Hình : Trích trong catalogue “nút nhấn -đèn báo.pdf” Trang 4
9. Bộ chuyển đổi AC-DC cho cảm biến:
Nhóm 54 Page 20
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Hình : Trích từ catalogue “bo nguon AC-DC.pdf”
Thông số kỹ thuật:
- Bộ nguồn AC-DC của hãng OMROM : 635-S8JX-G015112CD
- AC : 100 – 240 Vol

- DC: 12 Vol
PHẦN 3: MẠCH ĐỘNG LỰC – MẠCH ĐIỀU KHIỂN – SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI CHÂN BIẾN
TẦN:
Yêu cầu của hệ thống:
Cấp nguồn và điều khiển máy bơm theo yêu cầu của đồ án.
Nhóm 54 Page 21
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Bảo vệ máy sản xuất và các thiết bị điện khi có sự cố.
Liệt kê các phần tử trong mạch :
1. MCB bảo vệ ngắn mạch
2. Cầu chì bảo vệ ngắn mạch
3. Contactor K1 đóng cắt mạch động lực, điều khiển
4. EMC Filters lọc nhiễu
5. Biến tần điều khiển
6. Máy bơm sản xuất
7. Sensor Ph phản hồi tín hiệu
8. Bộ chuyển đổi AC/DC cấp nguồn cho cảm biến pH
9. Biến áp cách ly cấp nguồn cho mạch điều khiển
10.Cb 1 phase bảo vệ ngắn mạch phần mạch điều khiển
11.Biến trở 100k ohm
12.Điện trở hãm
Nhóm 54 Page 22
Kỹ thuật điều khiển động cơ
PHẦN 4 : THUYẾT MINH MẠCH ĐIỀU KHIỂN
HOẠT ĐỘNG:
+ Đóng MCB 3 phase cấp điện cho hệ thống.
+ Đóng CB 1 Phase cấp điện cho mạch điều khiển.
+ Nhấn Start, cuộn dây contactor K1 có điện, tiếp điểm phụ thường hở của K1 đóng lại
duy trì cung cấp điện cho cuộn dây K1. Đồng thời, các tiếp điểm chính của K1 bên
mạch động lực cũng đóng lại để cấp điện cho biến tần. Đèn Đ 23sang.

+ Nhấn Run/Start, động cơ bắt đầu chạy, bơm xút vào bồn. Cảm biến PH sẽ gửi tín
hiệu về biến tần, biến tần sẽ so sánh với giá trị đặt và điều khiển tốc độ bơm xút để ổn
định độ PH trong bồn.
+ Nhấn OFF, cuộn dây Contactor K1 mất điện, tiếp điểm K1 bên mạch động lực hở ra,
động cơ ngừng hoạt động.
BẢO VỆ:
Nhóm 54 Page 23
Kỹ thuật điều khiển động cơ
+ Khi xảy ra lỗi, Rơle báo lỗi nhảy, tiếp điểm R2-R3 hở ra ,tiếp điểm R1-R2 đóng lại. Khi
đó ngắt điện khỏi K1, động cơ ngừng hoạt động. Đèn báo lỗi ALARM 24sáng.
+ Bảo vệ ngắn mạch: Khi xảy ra ngắn mạch, MCB cắt ra, hệ thống ngừng hoạt động.
+ Dây PE bảo vệ chống dòng rò.
PHẦN 5: CÀI ĐẶT BIẾN TẦN.
File excel
PHẦN 6: TỦ ĐIỆN
Chọn tủ điện của Công ty VietStar, mã hàng: 4DBMS
Hình : Trích catalogue “Catalogue Tủ Điện.pdf” trang 5
Nhóm 54 Page 24
Kỹ thuật điều khiển động cơ
Nhóm 54 Page 25