đồ án điều khiển động cơ đồ án quạt gió điều hòa nhiệt độ hãng abb

Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
ĐỒ ÁN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
NHÓM 32
ĐỀ TÀI:
QUẠT GIÓ ĐIỀU HÒA NHIỆT ĐỘ
GVHD : TS. LÊ QUANG ĐỨC
TP.HỒ CHÍ MINH THÁNG 12/2012
MỤC LỤC
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG
CHƯƠNG I. ĐỊNH HƯỚNG CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

CHƯƠNG II. CHỌN QUẠT GIÓ VÀ ĐỘNG CƠ
CHƯƠNG III. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHÍNH
DK QUAT GIO 1
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
CHƯƠNG IV. MẠCH ĐỘNG LỰC & ĐIỀU KHIỂN
CHƯƠNG V. CÀI ĐẶT BIẾN TẦN ACS310 CHO ỨNG DỤNG
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG
 Quạt gió: điều khiển quạt gió làm mát cấp khí lạnh cho phòng từ máy điều
hòa, điều khiển theo nhiệt độ phòng. Quạt có công suất 10HP. Chọn động
cơ, AC-Driver, thiết bị điện để điều khiển nhiệt độ phòng.
DK QUAT GIO 2
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
 Điều khiển ổn định nhiệt độ phòng bằng cách điều khiển tốc độ động cơ,
dùng cảm biến nhiệt độ.
 Hãng cung cấp thiết bị chính: ABB Electric
1. Mô hình tổng quát của hệ thống:
 Mô tả hoạt động của hệ thống :
Để ổn định được nhiệt độ X của môi trường, ta sử dụng biến tần để điều khiển tốc

độ của động cơ, kiểm soát nhiệt độ T trong 3 trường hợp :
 Nếu nhiệt độ môi trường T lớn hơn nhiệt độ mong muốn X, biến tần điều
khiển động cơ chạy nhanh hơn, để lấy nhiều không khí qua máy lạnh hơn, để
giảm nhiệt độ môi trường T về nhiệt độ mong muốn X.
 Nếu nhiệt độ môi trường T bằng nhiệt độ mong muốn X, biến tần điều
khiển động cơ giữ tốc độ, chạy ổn định.
 Nếu nhiệt độ môi trường T nhỏ hơn nhiệt độ mong muốn X, biến tần điều
khiển động cơ chạy chậm lại, giảm không khí qua máy lạnh, và đưa nhiệt độ
môi trường T về nhiệt độ mong muốn X.
DK QUAT GIO 3
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
2. Sơ đồ khối điều khiển:
Cần các thiết bị chính:
1. Bộ điều khiển: Bộ biến tần.
2. Động cơ AC 3phase, quạt gió.
3. Cảm biến nhiệt độ phòng (temperator sensor)
4. Các thiết bị bảo vệ điều khiển hệ thống
Giải pháp sơ lược:
 Động cơ: Theo yêu cầu của đề tài, quạt có công suất 10HP (7.5kw) nên ta
chọn động cơ có công suất phù hợp.
 Thiết bị điều khiển: Để điều khiển nhiệt độ phòng ta cần điều khiển tốc độ
quạt (động cơ) => Chọn biến tần. Để điều khiển tốc độ quạt ta cần dựa vào
giá trị sai lệch giữa nhiệt độ đặt (tham chiếu) và nhiệt độ đo(phản hồi). Giá
trị nhiệt độ đo được lấy từ cảm biến nhiệt độ phòng.
 Bảo vệ cho biến tần ta cần CB, Contactor.
 Biến tần giữ nhiệm vụ điều khiển và bảo vệ cho động cơ.
CH ƯƠNG I
ĐỊNH HƯỚNG CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN
1. Ch ọ n qu ạ t:
Yêu cầu là điều khiển quạt gió làm mát cấp khí lạnh cho phòng từ máy điều

hòa, điều khiển theo nhiệt độ phòng và quạt có công suất 7.5kW, nên nhóm
DK QUAT GIO 4
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
chọn quạt ly tâm áp suất thấp kiểu CF.4-72 do công ty TOMECO thi(t k( và
ch( tạo, chuyên dùng cho quạt gió.
2. Ch ọ n đ ộ ng c ơ :
Sau khi đã chọn được quạt ta dựa vào catalog của quạt sẽ có được các
thông số cần thiết của động cơ, từ đó ta sẽ chọn được động cơ cho hệ thống.
3. Ch ọ n bi ế n t ầ n:
Sau khi đã chọn được động cơ nhóm đã dựa vào các thông số kĩ thuật của
động cơ và yêu cầu của hệ thống, nhóm chọn được biến tần để điều khiển đó là
ACS310 chuyên dùng để điều khiển cho bơm quạt và ổn định nhiệt độ dựa
vào tín hiệu phản hồi.
4. Ch ọ n các thi ế t b ị b ả o v ệ cho bi ế n t ầ n:
Dựa vào công suất 7.5kW ta sẽ chọn được các thiết bị bảo vệ: CB,
CONTACTOR,…
5. Ch ọ n đi ệ n tr ỡ hãm:
Nhóm không dùng thêm điện trở hãm vì các lí do kỹ thuật sau:
+ Chúng ta thường gắn điện trở hãm đối với động cơ có công suất lớn
nhưng với đề tài của nhóm thì công suất của động cơ không lớn lắm 7.5kW.
+ Hệ thống tải bơm quạt không yêu cầu hãm động.
6. Ch ọ n c ả m bi ế n:
Vì yêu cầu của đồ án là ổn định nhiệt độ nên ta chọn cảm biến nhiệt độ và
bộ transmitter chuyển đổi tín hiệu sang dòng 4-20mA để phản hồi về biến tần.
CHƯƠNG II:
CHỌN THIẾT BỊ QUẠT GIÓ VÀ ĐỘNG CƠ
1. Chọn quạt: dựa vào công suất yêu cầu ta chọn quạt:
QUẠT LY TÂM ÁP SUẤT THẤP KIỂU CF.4-72
DK QUAT GIO 5
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc

* Đặc tính kỹ thuật:
- Đường kính guồng cách (mm): 280 - 2000
- Tốc độ (vòng/phút): 355 – 2.900
- Công suất động cơ (kW): 1,5 - 250
- Lưu lượng (m
3
/h): 1500 – 220.000
- Áp suất toàn phần (Pa): 220 – 3200
- Nhiệt độ dòng khí cho phép (
0
C): Chịu được nhiệt độ cao khi có gối
trục và kết cấu đặc biệt theo thiết kế của TOMECO.
DK QUAT GIO 6
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
Chọn quạt 4-72.045
- Đường kính 450mm
- Công suất 7.5kW
- Tốc độ 2900 vòng/phút
- Lưu lượng: 5.700-10.500m
3
/h
DK QUAT GIO 7
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
2. Chọn động cơ:
Dựa vào quạt gió ta chọn được động cơ M2AA 132SB
Các thông số động cơ:
- Dòng điện định mức: 13.9A
- Momen định mức: 7.2 Nm
- Khối lượng động cơ: 42kg
- Tốc độ động cơ: 2855rpm

- Độ ồn động cơ: 69dB
- Hệ số công suất: 0.9
DK QUAT GIO 8
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
CHƯƠNG III
CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHÍNH
1. Chọn biến tần
Dựa vào tính chất của tải ta chọn loại biến tần chuyên dùng cho bơm quạt họ
ACS310.
Chú thích: Trang 326 catalogue
DK QUAT GIO 9
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
Mã biến tần ACS310/03X-17A2-4

• Dòng ngõ vào định mức(A): 17.2
• Dòng ngõ ra định mức(A): 15.6
• Công suất định mức(kW): 7.5
• Mức điện áp định mức U~: 380V-480 V
2. Cảm biến nhiệt độ
DK QUAT GIO 10
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
Sensor Temperature THW420 của EMERSON
- Power supply: 24VDC, nhiệt độ từ 0
o
C đến 40
o
C
- Sensor có tín hiệu ra là dòng từ 4 - 20mA
Sơ đồ chân sensor:
Sơ đồ đấu nối sensor:

Nối biến trở 10k để thông qua đó chỉnh mức tham chiếu của bộ PID từ 4 đến
20mA tương ứng với nhiệt độ từ 0 đến 40
o
C.
DK QUAT GIO 11
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
3. MCCB A1 125A
Catalogue Trang2/6
 Chọn CB A1 125A order code 066510
 Dòng định mức In=15A
 Dòng ngắn mạch Ics=300A
 Icu=10kA
4. Contactor:
DK QUAT GIO 12
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
Mã hàng 1SBL176001R2310
Catalogue trang 5/7
5. R elay
Sơ đồ chân:
DK QUAT GIO 13
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
MÃ HÀNG CR-M230AC2
ĐIỆN ÁP 230VAC
2NC/NO
DK QUAT GIO 14
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
6. Biến áp nguồn cách ly: mã hàng ST-1000VS-BACL của hãng STAND
7. cầu chì:
Trang 10 catalogue
DK QUAT GIO 15

Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
8. CABLE (cadivi).
A. Cáp động lực
DK QUAT GIO 16
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
Mã sản phẩm 1050305
- Tiết diện cáp 1,5mm2
- 3 lõi bọc giáp PVC
- Dòng điện định mức: 19A
- Điện áp 3 pha: 300V/500V
- Độ sụt áp: 24mV
B. Cáp điều khiển
Mã sản phẩm 102110
DK QUAT GIO 17
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
9. Nút nhấn
Mã hàng :
Red: 1FA611100R1101
Green: 1SFA611100R1102
10. ĐÈN BÁO
DK QUAT GIO 18
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
Mã hàng:
Red:1SFA619402R5231
Green:1SFA619402R5231
Điện áp: 220V
Dòng định mức: 15A
11. Switch:
Mã hàng:3SB3201-2KA11.
12. CB MẠCH ĐIÊU KHIỂN

Số cực : 1P.
Dòng điện định mức : 15A.
Dòng đánh thủng : 18kA.
Điện áp định mức : 240V
Trang 2/5 catalogue
DK QUAT GIO 19
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
CHƯƠNG IV:
MẠCH ĐỘNG LỰC MẠCH ĐIỀU KHIỂN
1. MẠCH ĐỘNG LỰC
DK QUAT GIO 20
I> I> I>
DI1
+24VDC
R
S
T
U
V
W
+10V
AI1
GND
PE
ACS310
RONC
GND AI2
10k ohm
KM1
CB

E-STOP
RONO
ROCOM
17
18
19
DI2 DI4
R1
THW420
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
2. MẠCH ĐIỀU KHIỂN
3. THUYẾT MINH HOẠT ĐỘNG
 Để ổn định được nhiệt độ phòng ta cần điều khiển tốc độ quạt theo giá trị sai
lệch giữa nhiệt độ đặt và đo.
- Nếu nhiệt độ đặt lớn hơn nhiệt độ đo: tăng tốc độ quạt
- Nếu nhiệt độ đặt bé hơn nhiệt độ đo: giảm tốc độ quạt
- Nếu nhiệt độ đặt bằng nhiệt độ đo: giữ nguyên tốc độ quạt
 Để điều khiển được tốc độ quạt ta dùng chức năng PID trong biến tần.
 Thiết lập giá trị tham chiếu của PID là tín hiệu dòng từ 4 – 20 mA.Ta dùng
một biến trở được cấp nguồn từ biến tần và mắc theo sơ đồ hình vẽ trong mạch
bên trên. Giá trị của điện trở dựa vào tín hiệu dòng 4 – 20 mA, ta chọn biến trở
10K.
 Kênh hồi tiếp giá trị nhiệt độ về cũng thiết lập ngõ vào là dòng điện. Mắc cảm
biến theo như sơ đồ kết nối trong bản vẽ. Nguồn cấp cho cảm biến là 24 VDC.
Giá trị dòng hồi tiếp từ 4 – 20 mA tương ứng 0 – 40 độ C.
 CB bảo vệ hệ thống.
DK QUAT GIO 21
G-START
R-STOP
ACS310

KM1
R1
K1
START
STOP
RONO
RONC
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
 Công tắc tơ có nhiệm vụ đóng cắt nguồn cung cấp cho biến tần sẵn sàng hoạt
động. Khi biến tần làm việc quá tải ta xuất tín hiệu điều khiển mở tiếp điểm
Contactor để cách ly biến tần với nguồn điện, tránh hư hỏng.
 Nhiệm vụ của biến tần là điều khiển và bảo vệ cho động cơ.
DK QUAT GIO 22
Điều Khiển Động Cơ Điện GVHD: Le Quang Duc
CHƯƠNG V:
CÀI ĐẶT BIẾN TẦN ACS310
Quạt gió ổn định nhiệt độ vòng kín với chức năng PI
1. Thông số động cơ :
-
9905 điện áp định mức: 380V
-
9906 dòng định mức: 13.9A
-
9907 tần số định mức: 50Hz
-
9908 tốc độ định mức: 2855 rpm
-
9909 công suất định mức: 7.5 kW
-
9904 hệ số công suất: 0.9

2. Thông số biến tần :
-
2202 thời gian tăng tốc: 5s
-
2203 thời gian giảm tốc: 5s
-
2204 hình dạng Ramp: 0s
-
9902 applic marco = 6(PID control)
Logic Input:
+ DI1 : start=1/stop=0
+ DI2: logic 1
+ DI4: run enable
Analog Input
+AI1: Process Ref(0…10V)PID
+AI2: Process Actual Value(4…20mA)
3. PID :
-
9902 bật chức năng PID : Applic marco = 6
-
Giới hạn tốc độ trên 50hz
-
Giới hạn tốc độ dưới 5hz
-
Thông số: Kd 4002 = 3s
-
Thông số: Ki 4003 = 2s
4. Bảo vệ :
-
2003 Quá dòng: 1,6.I

2N
-
2005 Quá áp: Enable
-
2006 Thấp áp: Enable
HẾT
DK QUAT GIO 23