Báo cáo Điều khiển quạt gió làm mát cấp khí lạnh cho phòng từ máy điều hòa điều khiển theo nhiệt độ phòng

Điều khiển động cơ

Nhóm 24

ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG
……………………..

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ
Đề tài:Điều khiển quạt gió làm mát cấp khí
lạnh cho phịng từ máy điều hịa điều khiển
theo nhiệt độ phịng
GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC
SVTH:NHĨM 24
1.Hồng Văn Huệ
1051060026
2.Trương Văn Hoạt
1051060025
3.Lê Đức Hậu
1051060017
Tp.Hồ Chí Minh,Tháng10/2013

Page 1


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

A.YÊU CẦU ĐỀ TÀI, HƯỚNG GIẢI QUYẾT
Yêu cầu đề tài:
Điều khiển quạt gió làm mát cấp khí lạnh cho phịng từ máy điều hồ, điều khiển theo nhiệt
độ phịng.
 Quạt có cơng suất 10 HP,
 Chọn động cơ, quạt, AC drive, thiết bị điện để điều khiển nhiệt độ của phòng.
 Quạt chạy liên tục, tự chạy lại khi có sự cố mất điện.
 Báo động điện áp hệ thống thấp đèn, dừng động cơ.
 Điều khiển ổn định nhiệt độ phòng bằng cách điều khiển tốc độ động cơ quạt: nhiệt
độ ổn định cài đặt được trong khoảng 20 – 300C

I.Tìm hiểu vấn đề:
Đối tượng làm việc ở đây là quạt gió.Các loại quạt gió thông dụng phân loại theo nguyên lý
làm việc:
 Quạt ly tâm: dịch chuyển dịng khí trong mặt phẳng vng góc với trục quay.
 Quạt hướng trục: dịch chuyển dịng khí song song với trục quay của quạt.
Dựa theo yêu cầu của đề bài ta chọn loại quạt gió ly tâm. Moment tỉ lệ với bình phương tốc
độ quay. Đường đặc tính cơ của máy sản xuất :

Page 2


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

Điều khiển quạt để ổn định nhiệt độ phòng, cài đặt được trong khoảng 20 – 300C
Mơ tả q trình làm việc :

Để ổn định được nhiệt độ của phòng, ta sử dụng chức năng PID của biến tần để điều khiển

tốc độ của động cơ, kiểm sốt nhiệt độ phịng trong 3 trường hợp sau:
 Nếu nhiệt độ phòng lớn hơn nhiệt độ mong muốn, biến tần điều khiển động cơ
chạy nhanh hơn, để lấy nhiều khơng khí qua máy lạnh hơn, giảm nhiệt độ phòng
về nhiệt độ mong muốn.
 Nếu nhiệt độ phòng bằng nhiệt độ mong muốn, biến tần điều khiển động cơ giữ
tốc độ, chạy ổn định.
 Nếu nhiệt độ phòng nhỏ hơn nhiệt độ mong muốn , biến tần điều khiển động cơ
chạy chậm lại, giảm khơng khí qua máy lạnh, và đưa nhiệt độ phòng về nhiệt độ
mong muốn.
Chế độ làm việc dài hạn.

II.Sơ đồ giải pháp:

BIẾN TẦN

KHÍ
LẠNH

ĐỘNG
CƠ

QUẠT

PHỊNG
LÀM VIÊC

CẢM BIẾN
NHIỆT ĐỘ

Hướng giải quyết:

Dùng quạt gió ly tâm của hãng Phương Linh.
Dùng động cơ kéo quạt phù hợp.
Dùng biến tần điều khiển U/f của hãng Omron.
Dùng cảm biến nhiệt độ đặt trong phòng để phản hồi nhiệt độ thực tế ở trong phòng.
Dựa vào độ sai lệch giữa nhiệt độ đặt và nhiệt độ thực tế ở trong phòng để điều khiển tốc độ
quạt.
 Dùng nguồn nuôi cảm biến Power Supply.
 Dùng các thiết bị điện để đóng cắt và bảo vệ phù hợp.






Page 3


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

III. Chọn các thiết bị
1. Quạt:
Yêu cầu: quạt có cơng suất P =10 HP
Giải pháp:Ta chọn quạt ly tâm của hãng Phương Linh có model CPL-4-5,5I :

(catalog quạt gió ly tâm _Phương Linh trang 1/1)
Quạt ly tâm của hãng Phương Linh CPL – 4 – 5,5I có các thơng số sau:
 Cơng suất
: 7.5KW

 Điện áp
: 380 V
 Tốc độ
: 1450 V/p
 Lưu lượng
: 7000 – 8500 m3/h
 Phi cánh
: 550mm

2. Động cơ kéo quạt:
Mục đích : Để kéo quạt gió.
Yêu cầu :
 Phù hợp với quạt gió có cơng suất 10 HP.
 Là động cơ xoay chiều 3 pha.
Giải pháp: Chọn động cơ kéo quạt của hãng ABB có model: M2AA-132M

Page 4


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

(catalog động cơ _ABB trang 7/28)
Động cơ kéo quạt có các thơng số sau:
 Cơng suất định mức
: 7.5KW
 Dòng điện định mức
: 14,8 A.
 Điện áp định mức

: 400V/ 50Hz
 Hệ số công suất
: 0,83
 Tốc độ định mức
:1450 rpm
 Số cực
:4

3.Biến tần.
Mục đích:Điều khiển tốc độ cho động cơ kéo quạt gió có cơng
suất 7,5 HP
Yêu cầu:
 Điều khiển U/f
 Chế độ làm việc dài hạn
 Sử dụng cho động cơ có cơng suất đầu ra là 10HP
Page 5


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

 Biến tần điều khiển của hãng Omron
Giải pháp:Ta chọn biến tần của hãng Omron có model:3G3JX - A4075

(catalog
bien tan Omron trang 209/262)
Thông số kĩ thuật của biến tần:
 Điện áp và dòng điện đầu vào
 Tần số đinh mức

 Cơng suất
 Dịng điện đầu vào định mức
 Dòng điện đầu ra định mức

: 380 - 400V AC
: 50/60 Hz
: 7,5 kW
: 20 A
: 16 A

4.Điện trở hãm:
Theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần Omron ta chọn điện trở hãm có model :
3G3AX – RBU41 có giá trị 34 Ω

Page 6


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

(catalog biến tần Omron trang 47/57)
5.AC RECACTOR

Mục đích :Dùng để lọc song hài sinh ra trên đường dây.
Giải pháp:Ta chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần.
 Có model: 3G3AX-AL4110
 Cơng suất: 5.5 – 7.5KW

(Catalog biến tần Omron trang 48/57)

Page 7


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

6.DC REACTOR.
Mục đích :Dùng để làm phẳng dòng trong biến tần.
Giải pháp : Ta chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần
 Có model: 3G3AX-DL4075
 Công suất: 7.5KW

( Catalog biến tần Omron trang 48/57)

7. INPUT NOISE FIlTER.
Mục đích:Có nhiệm vụ lọc nhiễu điện từ ở đầu vào.
Giải pháp: Ta chọn input noise filter theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần.
 Có model: 3G3AX – NFI41

(catalog biến tần Omron trang 48/57)

8. OUTPUT NOISE FILTER.
Mục đích:Lọc nhiễu điện từ ở đầu ra.
Giải pháp :Theo khuyến cáo của nhà sản xuất ta chọn output noise filter
Page 8


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

có model sau: 3G3AX – NFO03

(catalog biến tần Omron trang 48/57)

9. MCCB
Mục đích: bảo vệ quá tải, ngắn mạch cho mạch động lực,bảo vệ biển tần
Yêu cầu:
 Điện áp :380 V
 Dòng cắt phải đủ lớn
 Dòng định mức khoảng 1,3 – 1,5 dòng I đm
 Số cực : 3
Giải pháp : Chọn MCCB của hãng Mitsubishi NF63-CW
Các thơng số của MCCB:
 Dịng điện định mức : 25A
 Điện áp : 400V
 Số cực : 3
 Dòng cắt :5 kA

Page 9


Điều khiển động cơ

Nhóm 24
(catalog Mitsubishi _ MCCB_MCB trang 16/192)

10. CONTACTOR.

Mục đích : để đóng cắt mạch động lực thơng qua mạch điều khiển
Yêu cầu:
 Tải là động cơ khởi động mềm nên chọn theo AC – 1
 Chọn dòng định mức vào khoảng 1.3 – 1,5 I đm
 Phù hợp với động cơ và biến tần
 Contactor có điện áp cuộn hút là 220 V
Giải pháp :Lựa chọn contactor của hãng ABB có model A9-30-10

(Catalog Contactor _ABB trang 14/78)
Contactor có các thơng số:





Dịng điện định mức : 25A
Cơng suất :
Điện cáp cấp vào cuộn hút : 220V
Tiếp điểm : 1 NO

11. Chọn MCB
Page 10


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

Mục đích : bảo vệ ngắn mạch, quá tải và cách ly cho mạch điều khiển
Yêu cầu :

 Chọn loại 1P+N
 Dòng định mức phù hợp
 Điện áp 220 V
Giải pháp : Chọn MCCB của hãng Mitsubishi BH-DN (IEC 60898)

(catalog MCCB_MCB của Mitsubishi trang 180/192)
Các thông số cơ bản của MCB :
 Số cực : 1P +N
 Dòng điện cắt định mức : 6A
 Điện áp : 230V
 Dòng cắt : 4,5kA

12. RELAY TRUNG GIAN
 Mục đích :Để khởi động biến tần
u cầu :
 Có 2 tiếp điểm.
 Điện áp cuộn hút 220V
Giải pháp : Chọn relay trung gian của Omron có model 653-MY2AC220240S

(catalog relay trung gian _Omron trang 1)
Page 11


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

(catalog relay trung gian _ Omron trang 3/17)
Các thông số cơ bản của rơle trung gian:
 Điện áp cuộn hút

: 220 V
 Số tiếp điểm
:2
 Dòng điện tối đa trên tiếp điểm : 10 A
 Điện áp tối đa trên tiếp điểm
: 250 V

13. Chọn cảm biến nhiệt độ
Mục đích : Đo nhiệt độ trong phịng làm việc phản hồi về biến tần

Giải pháp : Dùng cảm biến nhiệt độ hãng ELEKTRONIK

(catalog cảm biến nhiệt độ _ELEKTRONIK trang 1/2)
Page 12


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

Các thơng số của cảm biến nhiệt độ :
 Ngõ ra : 4 – 20mA
 Nhiệt độ làm việc : 0 – 50 0C

14. POWER SUPPLY
Mục đích : Cấp nguồn cho cảm biến hoạt động
Yêu cầu :
 Điện áp đầu vào:220V
 Điện áp đầu ra:24V
 Điện áp đầu ra ổn định

Giải pháp : Chọn bộ CP-E 24/5.0
Các thông số kĩ thuật của bộ nguồn 24 VDC
 Điện áp vào:115-230VAC
 Tần số:47-63Hz
 Điện áp đầu ra: 24VDC
 Dòng đầu ra :5A

(catalog Power supply trang
4/8)
Page 13


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

15.Chọn cáp điện
Chọn cable cho mạch động lực :
Mục đích: kết nối các thiệt bị trong mạch động lực
Yên cầu:
 Chịu được dòng quá tải của động cơ
 Cách điện tốt
 Phù hợp biến tần và động cơ.

Theo khuyến cáo của biến tần chọn cable động lực như sau:có tiết diện 3,5mm2

(Theo catalog biến tần Omron trang 36/262)

Giải pháp.
Chọn loại cáp có mã 1060305 của hãng Cadivi Việt Nam

Page 14


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

( Catalog cáp điện lực hạ áp _Cadivi 4/11)
Các thông số của cáp động lực:
 Số lõi : 3
 Tiết diện : 3,5 mm2
Chọn cáp cho mạch điều khiển
Mục đích: Kết nối các thiết bị trên mạch điều khiển
Yêu cầu: Phù hợp với dòng điện tổng chạy trong mạch điều khiển
Giải pháp: Chọn loại cáp CXV – 0,6/1kV có mã 1060201 của hãng Cadivi Việt Nam

(catalog cáp điện lực hạ áp _ Cadivi trang 3/11)
Page 15


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

Các thơng số của cáp điều khiển :
 Số lõi : 2
 Tiết diện : 1mm2
Chọn cáp chống nhiễu :
Mục đích : Chống nhiễu cho tín hiệu điều khiển với độ chính xác cao

Yêu cầu : Chống nhiễu tốt
Giải pháp : Chọn loại cáp DVV/Sc của Cadivi
Các thông số của cáp chống nhiễu :
 Số lõi : 1
 Tiết diện : 0,5 mm2
 Có màng chắn đồng chống nhiễu

(catalog cáp chống nhiễu _ Cadivi trang 7/70)

16.Chọn nút nhấn và đèn báo
Nút nhấn
Mục đích: Để khởi động,dừng động cơ,bật tắt nguồn
Yêu cầu:
 Hoạt động tốt,cách điện tốt
 Sử dụng được với nguồn 220V

Page 16


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

Giải pháp: Chọn 2 nút nhấn NO 1SFA619101R1014 và 1 NC 1SFA619101R1044

(catalog nút nhấn trang 6/12)

Đèn báo
Mục đích :Báo nguồn và các trạng thái làm việc của hệ thống
Yêu cầu: Sử dụng được với điện áp mạch điều khiển 220V

Giải pháp : Chọn đèn led có mã như bảng sau

(catalog den bao trang 4/6)
Các thông số cơ bản của đèn báo :
 Điện áp : 230V
 Màu sắc : Chọn 3 loại màu đỏ, vàng, xanh lá cây.
Page 17


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

17. Chọn tủ điện
Các thiết bị chứa trong tụ điện.
Thiết bị
Biến tần
Contactor
MCCB
MCB
Relay RA
Nguồn 24 VDC
AC reactor
DC reactor
Input noise filter
Output noise filter

Cao (H)
189
74

180
89
36
90
150
115
38
38

Tủ điện được chọn phải thỏa mãn :
 Chiều cao > 90+189+180+38 = 497 mm
 Chiều rộng >110 + 112 + 45 = 267 mm
 Chiều sâu > 157 mm
Chọn tủ điện của hãng ABB có model AE1- 8630

Page 18

Rộng (W)
110
44
90
25
27
40
112
90
45
45

Sâu (D)

157
74
72
69
21
21
135
110
26
26


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

(catalog tủ điện điều khiển _ ABB trang 3/8)
Các thông số của tủ điện :
 Chiều cao : 800 mm
 Chiều rộng : 600 mm
 Chiều sâu : 300 mm

IV. Mạch động lực và mạch điều khiển
(có file autocad đính kèm)
Ngun lý làm việc của hệ thống :
Chế độ bình thường
 Trước tiên ta đóng MCB cấp nguồn cho mạch điều khiển
 Đóng MCCB cấp nguồn cho mạch động lực
 Khi ta nhấn START,cuộn contactor KM có điện
 Đèn Đ1 sáng báo hiệu có điện

 Tiếp điểm KM bên mạch điều khiển đóng lại
 Đồng thời tiếp điểm KM bên mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho biến tần sẵn
sàng hoạt động.
 Khi ta nhấn RUN,Relay RA có điện
 Đóng tiếp điểm RA bên mạch động lực,biến tần bắt đầu hoạt động,động cơ chạy kéo
quạt quay theo tín hiệu hồi tiếp từ SENSOR và các chế độ đặt
 Đèn Đ2 sáng báo hiệu biến tần hoạt động.
 Muốn dừng toàn bộ hệ thống ta nhấn STOP
Chế độ sự cố
 Quá tải,ngắn mạch,thấp áp
Ta đã cài đặt trong biến tần
.Khi đó :
 Tiếp điểm MC-MA mở ra,ngắt điện toàn bộ hệ thống
 Đồng thời tiếp điểm MC-MB đóng lại ,đèn ERROR báo hiệu sự cố cho người
điều khiển biết.
 Khi mất điện hệ thống ngưng hoạt động, khi có điện lại hệ thống tự động hoạt động
trở lại.
V.Tủ điện
(có file autocad đính kèm)
Page 19


Điều khiển động cơ

Nhóm 24

VI. Cài đặt biến tần
Cài đặt các thông số của động cơ :
Menu
Mode

Code
Mô tả
H003 Chọn công suất động cơ
H004 Số cực của động cơ
A001 Chọn tần số chuẩn
A002 Chọn lệnh RUN
A003 Tần số cơ bản
A004 Tần số lớn nhất
A044 Chọn thuộc tính V/f
F002 Thời gian tăng tốc
F003 Thời gian giảm tốc
A097 Chọn kiểu tăng tốc
A098 Chọn kiểu giảm tốc
C001 Chọn ngõ vào chức năng S1
C036 Chọn ngõ vào relay
Cài đặt các thông số PID
Menu
Mode

Code
A071
A072
A073
A074
A075
A076
A077
Cài đặt bảo vệ :
Menu

code
B092
B130
B131

Giá trị
7,5
4
00
02
50
50
01
5
5
01
01
00
01

Ghi chú/ đơn vị
KW
Điều khiển số
Hz
Hz
Nguồn 1.7 VP_tr98/262

s
s
Hình đường cong S

Hình đường cong S
Run hệ thống (chạy thuận)
NC tại MA,NO tại MB

Mô tả
Lựa chọn PID
Hệ số P
Hệ số I
Hệ số D
Tỷ lệ PID
Tín hiệu hồi tiếp
Đảo chức năng PID

Giá trị
01
1
1
0
1,7
00
01

Tín hiệu hồi tiếp FI
Đảo

Mơ tả
Điều khiển quạt làm mát
Bảo vệ quá tải
Mức điện áp quá tải

Giá trị
00
01
760

Ghi chú/ đơn vị
Ln ln ON
Có tác dụng
V

Page 20

Ghi chú / đơn vị
Có tác dụng