Đồ án điều khiển bơm ổn định áp suất cho chung cư

Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO ĐỒ ÁN
KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
Đề tài : ĐIỀU KHIỂN BƠM ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT

Link full ( bản vẽ +báo cáo )
/>E/edit?usp=sharing
Page 1
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
I . GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đề tài : Bơm ổn định áp suất , điều khiển bơm cấp nước ổn định áp suất cho một
chung cư khi các hộ sử dụng không có quy luật . Lưu lượng tối đa 0.3 m
3
/s, cột áp
40 m. Chọn bơm , động cơ , biến tần , cảm biến áp suất. Điều khiển ổn định áp suất
nước.
II. TÌM HIỂU VỀ VẤN ĐỀ
 Nhu cầu sử dụng nước trong khu công nghiệp, khu dân cư rất khác nhau
trong các thời điểm của ngày (cao điềm và thấp điểm), yêu cầu đặt ra là phải
giải quyết được việc tự động ổn định áp suất trên đường ống cấp nước và tiết
kiệm năng lượng cho hệ thống cấp nước.
 Để đáp ứng nhu cầu áp lực nước trong hệ thống luôn đủ khi nhu cầu sử dụng
nước thay đổi bất thường, máy bơm trong hệ thống luôn làm việc liên tục ở
chế độ đầy tải. Tuy nhiên điều này dẫn đến 1 số bất lợi sau:
+Áp lực nước trong hệ thống đôi khi tăng lên quá cao không cần thiết, 1 số
thời điểm nhu cầu sử dụng nước giảm xuống nhưng hệ thống bơm vẫn chạy
đầy tải. Điều này gây lãng phí năng lượng rất lớn và áp lực lên đường ống

cao.
+ Bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ cơ khí.
Đặc tính của bơm :
Page 2
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
Đặc tính của bơm là mối quan hệ giữa lưu lượng và cột áp .
Đặc tính làm việc của bơm khi dùng biến tần
Vì vậy dùng biến tần để điều khiển hệ thống sẽ đáp ứng được những yêu cầu
ta cần . Khi nhu cầu xử dụng nước cao, cần áp lực trên đường ống cao thì
Page 3
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
biến tần sẽ tự động điều khiển động cơ quay ở tốc độ cao nhất để duy trì áp
lực, ngược lại khi nhu cầu xử dụng nước thấp, cần áp lực thấp, biến tần sẽ
điều khiển động cơ giảm tốc độ xuống hoặc dừng hẳn. Khi đó năng lượng
điện được tiết kiệm.
Khi dùng biến tần thì dòng khởi động được hạn chế sẽ không gây sụt áp khi khởi
động để tránh ảnh hưởng tới các thiết bị khác.
Quá trình START , STOP của bơm được êm hơn, tác dụng giảm tác hại cho động
cơ về mặt cơ khí.Chi phí bão dưỡng giảm.
Tiết kiệm năng lượng khi nhu cầu sử dụng thay đổi nhiều.
Có các chức năng bảo vệ : quá áp , thấp áp , quá nhiệt, bảo vệ nhiệt động cơ ,bảo
vệ quá tải …
Khởi động bơm từ từ với việc cài đặt thời gian tăng tốc , giảm tốc tránh gây rung
đường ống và sự thay đổi áp suất đột ngột…tránh ảnh hưởng xấu cho hệ thống.

Sơ đồ khối của hệ thống như sau :
III .Chọn bơm , động cơ
1.1 Chọn bơm
Page 4
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ

Từ yêu cầu bơm nước với lưu lượng tối đa là:
Q= 0.3 (m
3
/s) = 18(m
3
/min) =1080 (m
3
/h)
Cột áp H= 40 m .
Cho nên nhóm chọn bơm nổi tiếng của hãng abara ( xuất xứ : Ý ) .
Bơm có các thông số như sau:
• Model code : 250x200 FS4LA5 150
 Tốc độ : 1500 rpm ( ở tần số 50hz)
 Cột áp : 40 m
 Lưu lượng : 0.3 (m
3
/s)
 Motor Power : 150kw
 Model : 4 poles
Page 5
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
• Có catalogue kèm theo-trang 1
1.2 Chọn động cơ
Dựa vào các thông số của bơm đã chọn ở trên ta chọn động cơ phù hợp với bơm
Chọn động cơ có công suất 160 kw.
Nhóm chọn động cơ M2QA315L4A của hãng ABB với các thông số như sau :
 Điện áp định mức : 380 VAC/50 HZ
 Dòng định mức : 289 A
 Công suất định mức : 160 kw
 Tốc độ : 1480 rpm ( 4 poles )

 Hệ số công suất : cosᵩ = 0.885
Page 6
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
• Có catalogue kèm theo –trang 9

2. Chọn thiết bị điện chính
2.1 Chọn biến tần
Với tải bơm này thì động cơ làm việc ở chế độ dài hạn . momen khởi động không
lớn . Do đó dòng biến tần VFD-F của Delta được thiết kế đặc biệt để ứng dụng
trong các hệ thống cấp nước có yêu cầu tự động điều chỉnh áp suất ổn định.
với việc hỗ trợ chức năng điều khiển PID, biến tần sẽ nhận tín hiệu analog (dòng
hoặc áp) từ sernsor áp suất (được gắn trên đường ống chính) đưa về, biến tần sẽ tự
động thay đổi tần số, từ đó thay đổi tốc độ bơm, vì thế việc khống chế áp lực trên
đường ống trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.
Page 7
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
Chọn biến tần theo công suất của động cơ .Động cơ 160kw do đó biến tần cần
chọn có công suất 160kw.
Nhóm chọn biến tần VFD-1600F 43H của hãng Delta, chuyên dụng trong việc cấp
thoát nước , bơm, quạt…
Biến tần có các thông số như sau :
 Công suất : 160kw (215 HP)
 Điện áp vào : 3pha 380 to 480 v. 50/60 hz
 Dòng vào biến tần : 300A
 Dòng ra : 310A

• Có Catologue hướng dẫn sử dụng kèm theo.
2.2 chọn phụ kiện cho biến tần
2.2.1 chọn điện trở hãm
Chọn điện trở hãm ( brake resistos ) dựa vào hướng dẫn của NSX biến tần như

sau :
Page 8
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
2.2.2 Chọn cuộn dây AC :
Dựa vào hướng dẫn của nsx biến tần nhóm chọn :
• input acline reactor :
Page 9
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
Chọn cuộn dây có mã số : 3PR-0320C5H
• Có catague kèm theo – trang9
Page 10
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
• output ac line reactor

Chọn cuộn dây có mã số : 3PR-0320C5H
• Có catalogue kèm theo trang-9
+Chọn Zero Phase Reactor (RF220X00A): chọn theo NSX
biến tần
Page 11
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
• Có catogue kèm theo
3.chọn thiết bị đóng cắt và thiết bị bảo vệ
• Cầu chì mạch động lực
Dựa vào hướng dẫn của NXS biến tần
Page 12
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
• Có catalogue kèm theo – trang 1
• Chọn CB cho mạch động lực
Nhóm chọn theo dòng điện mà NSX biến tần đã hướng dẫn.

Nhóm chọn MCCB của Mitsubishi.

Page 13
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
 HãngSảnXuất : Mitsubishi
 MãSố : NF630-SW
 Dòng ngắn mạch : 600A
 Điệnápđịnhmức : 380 VAC (50/60HZ)
 Sốcực : 3 poles
List of product models
Page 14
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
Có catologue kèm theo _ trang 21
• MCB chomạchđiềukhiển
 HãngSảnXuất : Mitsubishi
 MãSố : BH-D6
 Điệnáp : 230 V AC
 DòngĐịnhMức : 3A
Dòng cắt : 6KA
 Số cực : 2 poles
Page 15
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
• Có catalogue kèm theo – trang 21
• Contactor
Dựa vào dòng vào của biến tần là 300A, điện áp 380 VAC
Chọn contactor có các thông số như sau:
Page 16
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
HãngSảnXuất : Mitsubishi
MãSố : S-N300 AC380 V

 Tiếp điểm chính có :
• ĐiệnÁp định mức : 380-480 VAC 3 Cực
• DòngĐịnhMức : 350 A
 Điện áp cuộn hút : 220 VAC .50HZ

• Có catalogue kèm theo – trang 91
• Chọn relay cho mạch điều khiển
 HãngSảnXuất : Mitsubishi
Page 17
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
MãSố : SR-N4CX
AC230V2A2B
 ĐiệnÁp : 230 V
 DòngĐịnhMức : 5A
• Có catalogue kèm theo – trang 103
• Chọn biến áp cách ly cho mạch điều khiển
Biến áp cách ly : ST-1000VA-BACL
• Có catalogue kèm theo – trang 11
• Chọn nút nhấn , đèn báo
 Chọn nút nhấn có đèn
Page 18
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
 Chọn 2 nút nhấn YW1L-M2E01QM3 :
Nút OFF (white ) loại NC
Nút STOP (red ) loại NC
 Chọn 2 nút nhấn Y1WL-M2E10QM3
Nút RUN (green) loại NO
Nút ON (yellow ) loại NO
• Có catalogue kèm theo – trang 5
 Chọn đèn báo

Hãng sản xuất schneider :
Chọn 4 đèn báo : XB7 EV41 ( White )
XB7 EV43 ( Green )
XB7 EV44 ( Red )
XB7 EV45 ( Yellow )

Điện áp : 230 VAC
Page 19
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
• Có catalogue kèm theo – trang 2,3

• Chọn cable điện
 Cable cho mạch động lực
Dựa vào hướng dẫn của NXS biến tần:
Chọn cable 3x95SQ0,6/1,2KV CWSV
Loại 3 lõi , lõi đồng.
Page 20
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
• Có catalogue kèm theo – trang 5
 Cable điều khiển
Page 21
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
Loại dây có tiết diện dây dẫn 0.5 loại 2 lõi
• Có catalogue kèm theo – trang 6
• Chọn cảm biến áp suất
Dựa vào áp suất của bơm nhóm chọn cảm biến áp suất 0~4 bar (phản hồi tín
hiệu 4~20 mA ) .
Page 22
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
Mã số : SEN-3245 B085 ( Của hãng KOBOLD ):

• Có catalogue kèm theo
Page 23
Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
IV. THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC
File autocard : mạch động lực và mạch điều khiẻn
 CC : CẦU CHÌ BẢO VỆ NGẮN MẠCH
 MCCB : CB bảo vệ ngắn mạch ( có ngắn mạch thì MCCB tác động
trước ) đóng CB để cấp nguồn cho mạch động lực.
 SN : tiếp điểm chính của contactor , dùng để đóng -ngắt mạch động
lực.
 AC LINE REACTOR : Dùng để giảm sóng hài . có tác dụng bảo vệ
biến tần khi có đột biến quá áp hoặc sụt áp dạng xung nhọn đầu vào.
Nếu đầu ra nối động cơ bằng dây cáp dài thì cũng cần sử dụng để
tránh tăng áp.
 Zero-phase Reactor : có tác dụng giảm nhiễu âm thanh khi biến tần
đặt gần các thiết bị phát ra âm thanh .Để tăng khả năng chống nhiễu
mắc ở cả đầu vào và đầu ra.
V.THIẾT KẾ VÀ THUYẾT MINH MẠCH ĐIỀU KHIỂN
• Bản vẽ : File autocard
Thuyết minh mạch điều khiển
o Đóng MCCB để cấp nguồn cho mạch động lực.
o Đóng MCB để cấp nguồn cho mạch điều khiển.
o Khi nhấn nút ON , contactor SN và đèn supply được cấp điện ,các tiếp điểm
thường mở của SN đóng lại. tiếp điểm duy trì SN đóng lại để duy trì dòng
qua cuộn hút SN khi nhả nút ON . tiếp điểm chính SN đóng lại cấp nguồn
cho biến tần để sẵn sàng hoạt động.
o Nhấn nút START, relay SR và đèn RUN có điện động cơ bắt đầu hoạt
động , đồng thời tiếp điểm duy trì SR đóng lại và tiếp điểm thường đóng SR
mở ra .
Page 24

Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động cơ
o Nhấn nút STOP để dừng động cơ , khi đó relay SR và đèn RUN mất điện ,
tiếp điểm duy trì SR mở ra và tiếp điểm thường đóng SR đóng lại,đèn STOP
sáng báo rằng động cơ đang dừng.
o Nhấn nút OFF để cắt nguồn khỏi biến tần và động cơ .
o Trong trường hợp xuất hiện lỗi khi động cơ đang hoạt động ( quá tải , thấp
áp …tùy vào cài đặt) tiếp điểm thường đóng RB1-RC1 trong biến tần mở ra,
Đồng thời tiếp điểm thường mở RA1-RC1 trong biến tần đóng lại (Đèn
ALARM sáng báo hiệu lỗi). khi đó cuộn SN mất điện và mở tiếp điểm chính
SN bên mạch động lực do đó biến tần và động cơ được cách ly khỏi lưới
điện
o Khi có ngắn mạch xãy ra thì MCCB tác động và cách ly biến tần, động cơ ra
khỏi lưới điện.
VI. CÀI ĐẶT
Nhóm 0 : thông số trạng thái
Thông số Chức năng Giải thích Cài dặt
00-03 Tần số đặt 50 hz
00-05 Dòng điện ngõ ra Dòng điện định
mức động cơ
289 A
00-08 Hệ số công suất Hệ số công suất
của động cơ
0.885
00-09 Công suất ngõ ra Công suất động cơ 160 kw
Nhóm 1: nhóm các thông số cơ bản
Thông số Mô tả Cài đặt Đơn vị
01-00 Tần số đầu ra lớn nhất Fmax 50 Hz
01-01 Tần số điện áp lớn nhất 50.0 Hz
Page 25