ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Mục lục
Chương 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP NƯỚC 2
1. Hệ thống cấp nước đơn giản 2
2. Hệ thống cấp nước có két nước trên mái 2
3. Hệ thống cấp nước có trạm bơm 3
4. Hệ thống cấp nước có két nước và trạm bơm 4
Chương 2. XÂY DỰNG BÀI TOÁN CẤP NƯỚC CHO TÒA NHÀ 5
I. Phân tích kiến trúc tòa nhà và thiết kế bài toán cấp nước 5
II. Sơ đồ cấp nước cho tòa nhà và tính toán lưu lượng nước tiêu thụ 6
Chương 3. XÂY DỰNG BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN 12
I. Lựa chọn giải pháp điều khiển 12
II. Xây dựng sơ đồ khối chức năng 12
III. Xây dựng sơ đồ nguyên lý 13
Chương 4. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG CẤP
NƯỚC TỰ ĐỘNG 14
I. Động cơ bơm 14
1.Khái niệm chung: 14
1.Phân loại bơm: 14
2.Các thông số cơ bản của bơm 15
3.Đặc tính của bơm 18
II. Biến tần Omron 21
1.Các model trong họ 3G3MV 21
2.Ký hiệu 22
3.Sơ đồ đấu nối dây nguyên lý của biến tần 26
4.Hoạt động cơ bản 29
III. Công tắc tơ. 33
IV. Cảm biến mức nước 35
Chương 5. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN, THIẾT BỊ CHẤP
HÀNH VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ 37

I. Lựa chọn cảm biến mức nước 37
1.61F-G-AP 37
2.61F-G1-AP 37
II. Lựa chọn thiết bị bảo vệ 38
III. Lựa chọn thiết bị động lực 38
1.Bơm 38
2.Lựa chọn biến tần 38
3.Lựa chọn công tắc tơ cho mạch động lực 39
IV. Chọn thiết bị điều khiển 39
Tài liệu tham khảo 39
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
1
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Chương 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP NƯỚC
1. Hệ thống cấp nước đơn giản.
Phương pháp cấp nước này được áp dụng cho các hệ thống cấp nước có áp lực
đường ống đủ cấp nước đến mọi hộ dân.
• Ưu điểm: Hệ thống đơn giản không cần bơm nước, không cần điều khiển, dễ
thi công lắp đặt.
• Nhược điểm: Hệ thống cung cấp nước này chỉ áp dụng cho hệ thống có áp
lực đường ống đảm bảo cung cấp, nhưng điều này không thực tế do áp lực trên mạng
lưới không đồng đều. Áp lực của hệ thống phụ thuộc vào độ cao đài sen nhà máy nên
hệ thống bị giới hạn độ cao, phương pháp này không dùng cho nhà nhiều tầng.
Phương pháp này thường được áp dụng cung cấp cho các thiết bị tiêu thụ nằm với độ
cao thấp so với đường ống.
Hình 1.1 – Sơ đồ hệ thống cấp nước đơn giản.
1: Đường dẫn nước vào nhà.
2: Đồng hồ đo nước.
3: Ống chính.

2. Hệ thống cấp nước có két nước trên mái.
Áp dụng khi áp lực của đường ống cấp nước bên ngoài không đảm bảo
thường xuyên - trong các giờ dùng ít nước (ban đêm) nước cung cấp cho tất cả thiết
bị sinh hoạt trong nhà và dự trữ vào két, còn trong các giờ cao điểm dùng nhiều nước
thì két nước sẽ cung cấp cho các thiết bị sinh hoạt. Két nước làm nhiệm vụ giữ nước
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
2
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
khi thừa (khi áp lực bên ngoài cao) và cung cấp nước cho các ngôi nhà trong giờ cao
điểm (áp lực bên ngoài yếu).
• Ưu điểm: Hệ thống cung cấp nước đơn giản, không cần điều khiển, áp lực
duy trì tốt. Phương pháp này rất hay dùng trước đây do có nhiều ưu điểm hơn phương
pháp trên.
• Nhược điểm: Hệ thống do phải cần bể trên cao và thể tích bể này phụ thuộc
vào số lượng căn hộ trong nhà vì vậy nhà càng nhiều tầng thì bể càng lớn. Việc bể lớn
ảnh hưởng đến kiến trúc xây dựng khi tòa nhà phải gánh thêm một khối lượng nước
dẫn đến chi phí xây dựng cao hơn và ảnh hưởng đến kết cấu của tòa nhà.
Hình 1.2 – Sơ đồ hệ thống cấp nước có két nước trên mái.
3. Hệ thống cấp nước có trạm bơm.
Là hệ thống dùng bơm đẩy nước từ đường nước thành phố hoặc từ bể chứa
vào đường ống của tòa nhà, hệ thống dùng công tắc áp lực và van giảm áp để duy trì
áp lực cung cấp cho tòa nhà. Công tắc áp lực được điều chỉnh đóng cắt theo áp suất
của đường ống để điều chỉnh đóng cắt bơm.
Áp dụng trong trường hợp áp lực đường ống cấp nước bên ngoài không đảm
bảo thường xuyên hoặc hoàn toàn không đảm bảo đưa nước tới các thiết bị sinh hoạt
trong nhà.
• Ưu điểm: Phương pháp này khắc phục được nhược điểm của hai phương
pháp trên. Hệ thống cung cấp nước ổn định hơn, và không ảnh hưởng đến kết cấu của
tòa nhà

• Nhược điểm: Máy bơm cắt theo chu kỳ bằng tay hay tự động bằng công tắc áp
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
3
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
lực. Trường hợp này không kinh tế vì tốn thiết bị, tốn điện, tốn người quản lý (nếu cắt
tay). Hệ thống duy trì áp suất và lưu lượng không ổn định do dùng công tắc áp lực,
dùng công tắc áp lực cơ khí nên tuổi thọ không cao chóng hỏng hay phải thay thế.
Bơm đôi khi phải làm việc đóng cắt trực tiếp vào lưới điện với số lần cao trong một
thời gian ngắn nên tuổi thọ giảm.
Hình 1.3 – Sơ đồ hệ thống cấp nước có trạm bơm.
4. Hệ thống cấp nước có két nước và trạm bơm
Hệ thống áp dụng trong trường hợp áp lực đường ống cấp nước bên ngoài
hoàn toàn không đảm bảo. Máy bơm làm việc theo chu kỳ chỉ cắt trong giờ cao điểm
để đưa nước đến các thiết bị sinh hoạt và dự trữ cho két nước. Trong giờ dùng nước
ít, két nước sẽ cung cấp nước cho ngôi nhà. Máy bơm có thể cắt bằng tay hoặc tự
động.
Hình 1.4: Hệ thống cấp nước có két nước và trạm bơm.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
4
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Hệ thống này tuy đã có ưu điểm hơn các phương pháp trên về cung cấp ổn
định hơn lưu lượng cho các hộ tiêu thụ. Nhưng vẫn còn nhiều hạn chế về tổn thất
năng lượng do phải tốn năng lượng đưa một khối lượng nước lên bể cao sau đó nhờ
thế năng đưa nước trở lại các tầng phía dưới, điều này là không cần thiết, làm tổn thất
rất lớn về điện năng. Bơm vẫn phải làm việc đóng cắt trực tiếp vào lưới điện theo
mức nước trên bể nên dẫn tới tuổi thọ giảm, ảnh hưởng tới lưới điện. Nếu bể nước lớn
ảnh hưởng tới kết cấu xây dựng nhà, do phải đỡ thêm một khối nước lớn.
Chương 2. XÂY DỰNG BÀI TOÁN CẤP NƯỚC CHO TÒA

NHÀ
I. Phân tích kiến trúc tòa nhà và thiết kế bài toán cấp nước
Đây là toà nhà 15 tầng
- Các thông số kỹ thuật của toà nhà:
+) Diện tích khu đất: 7200 m
2
+) Diện tích xây dựng: 3264 m
2
+) Mật độ xây dựng: 45%
+) Tổng diện tích sàn không kể tầng hầm: 25108 m
2
- Tầng hầm: dùng làm nơi để xe và nơi đặt các phòng kỹ thuật điện và kỹ thuật
nước của toà nhà.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
5
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
+Diện tích sàn: 7200 m
2
- Tầng 1: Diện tích chủ yếu dùng cho siêu thị, phần còn lại dành cho sảnh,
phòng quản lý, . . .
+) Diện tích sàn: 3264 m
2
+)

Diện tích siêu thị: 2485,2 m
2
+) Diện tích cầu thang: 221,0 m
2
+) Diện tích sảnh, hành lang và các khu phụ trợ khác: 664,8 m

2
+) Diện tích khu vệ sinh: 73,4 m
2
- Tầng 2 đến tầng 14: Mỗi tầng được chia thành các căn hộ. Mỗi tầng có 10 căn
hộ, mỗi căn hộ trung bình có 4 người.
- Tầng áp mái: Được dùng làm Bar café, nhà hàng, kho, . . .
Diện tích sàn: 1975,0 m
2
- Chiều cao của toà nhà là 55.5 m, chiều cao giữa các tầng dao động trong
khoảng 3.3 – 3.6 m
II. Sơ đồ cấp nước cho tòa nhà và tính toán lưu lượng nước tiêu thụ
Từ việc phân tích sơ đồ kiến trúc của tòa nhà như trên chúng em đưa ra sơ đồ
cấp nước cho chung cư như hình sau:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
6
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Hình 2.2 – Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp nước
- Trạm bơm cấp nước cho tòa nhà sử dụng phương pháp cấp nước có sử dụng
biến tần, có két nước trên mái.
Muốn thiết kế một hệ thống cấp nước cần xác định tổng lưu lượng theo tiêu
chuẩn trong tiêu chuẩn cấp nước hiện hành (bảng 2-1) TCXD -33-68.
Trang bị tiện nghi trong nhà
Tiêu chuẩn dùng
Nước trung bình
(lit/người ngày đêm)
Hệ số
không
điều
hoà giờ

(Kg)
Loại I Các nhà bên trong không có hệ thống cấp
thoát nước và dụng cụ vệ sinh. Nước
dùng thường ngày lấy từ vòi nước công
cộng ngoài phố. 40 - 60 2,5 - 2,0
Loại II Các nhà bên trong chỉ có vòi lấy nước
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
7
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
không có dụng vụ vệ sinh. 80 - 100 2 - 1,8
Loại III Các nhà bên trong có hệ thống cấp thoát
nước, có dụng cụ vệ sinh nhưng không
có thiết bị tắm. 120 - 150 1,8 - 1,5
Loại IV Các nhà bên trong có hệ thống cấp thoát
nước, có dụng cụ vệ sinh và có thiết bị
tắm thông thường 150 - 200 1,7 - 1,4
Loại V Các nhà bên trong có hệ thống cấp thoát
nước, có dụng cụ vệ sinh có chậu tắm và
cấp nước nóng cục bộ 200 - 300 1,5 - 1,3
Bảng 2 -1: Tiêu chuẩn cấp nước( giáo trình cấp thoát nước)
Từ tiêu chuẩn cấp nước ở trên ta có thể tính được lưu lượng tiêu thụ nước lớn
nhất của 1 căn hộ theo công thức sau(giáo trình cấp thoát nước):
Q
max.ngày
=
1000

ngày
KNq

( m
3
/ngày ).
Trong đó:
+ q: Tiêu chuẩn dùng nước của một người ( lit/người.ngày )
+ N: Số nhân khẩu trong nhà.
+ K
ngày
: Hệ thống không điều hòa ngày, đối với các nhà ở K
ngày
= 1.1 – 1.3.
Mặt khác ta có công thức tính lưu lượng đối với nhà công cộng, khách sạn, bệnh
viện, cơ quan . . . như sau(giáo trình cấp thoát nước):
Q = 0.2
N
α
( l/s )
Trong đó:
+ Q: Lưu lượng tính toán, ( l/s )
+ N: Tổng đương lượng của các thiết bị vệ sinh trong đoạn ống tính toán, lấy
theo bảng 2.2.
+
α
: Hệ số phụ thuộc vào chức năng ngôi nhà, lấy theo bảng 2.3
Loại TBVS Trị số đương
lượng N
Lưu lượng
tính toán [l/s]
Đường kính ống
nối [mm]

Vòi nước chậu rửa nhà bếp,
chậu giặt
1 0.2 15
Vòi nước chậu rửa mặt 0.33 0.07 10 – 15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
8
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Vòi nước âm tiểu 0.17 0.035 10 – 15
Ống nước rửa máng tiểu cho
1m dài
0.3 0.06 -
Vòi nước thùng rửa hố xí 0.5 0.1 10 – 15
Vòi trộn chậu tắm đun nước cục
bộ
1 0.2 15
Vòi trộn chậu tắm ở nơi có hệ
thống cấp nước nóng tập trung
1.5 0.3 15
Vòi rửa hố xí ( không có thùng
rửa )
6 – 7 1.2 – 1.4 25 – 32
Chậu rửa vệ sinh nữ cả vòi
phun
0.35 - -
Một vòi tắm hương sen đặt theo
nhóm
1 0.2 15
Một vòi tắm hương sen đặt
trong phòng riêng của từng căn

nhà ở
0.67 0.14 15
Vòi nước ở chậu rửa tay phòng
thí nghiệm
0.5 0.1 10 – 15
Vòi nước ở chậu rửa phòng thí
nghiệm
1 0.2 15
Bảng 2.2: Đương lượng cho các thiết bị vệ sinh
Loại nhà Nhà trẻ,
mẫu giáo
Bệnh viện Cửa hàng,
cơ quan
Trường
học
Nhà ăn
dưỡng
Khách sạn,
nhà tập thể
Hế số
α
1.2 1.4 1.5 1.8 2.0 2.5
Bảng 2.3: Trị số
α
Áp dụng các công thức trên ta tính toán lưu lượng tiêu thụ cho tòa nhà 15 tầng.
• Tính toán lưu lượng tiêu thụ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
9
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN

- Lưu lượng nước tiêu thụ tầng 1:
Q
1
= 0.2
N
α
+ Lấy
α
= 2.5 ( theo bảng 2.3 )
+ Tính N
Tổng đương lượng của các thiết bị vệ sinh cho tầng 1:
+ Tầng 1 bao gồm 2 phòng vệ sinh nam, 2 phòng vệ sinh nữ. Phòng vệ sinh nam
bao gồm 2 chậu rửa mặt, 4 bồn âm tiêu, 2 bồn xí. Phòng vệ sinh nữ bao gồm 2 chậu
rửa mặt, 4 bồn vệ sinh nữ, 2 bồn xí.
+ Dựa vào bảng 2.2 ta tính được:
Tổng đương lượng của 1 phòng vệ sinh nam là:
N
wcnam
= 0.33 x 2 + 0.17 x 4 + 0.5 x 2 = 2.34
Tổng đương lượng của 1 phòng vệ sinh nữ là:
N
wcnữ
= 0.33 x 2 + 0.35 x 4 + 0.5 x 2 = 3.06
Vậy tổng đương lượng của các thiết bị vệ sinh tầng 1 là:
N
1
= 2( N
wcnam
+ N
wcnữ

) = 2( 2.34 + 3.06 ) = 10.8
Vậy lưu lượng nước tiêu thụ tầng 1 là:
Q
1
= 0.2 x 2.5 x
8.10
= 1,64( l/s)
- Lưu lượng tiêu thụ từ tầng 2 đến tầng 15:
Q
2
=
1000

ngày
KNq

+ q = 200 ( l/người.ng.đ )
+ N = 4x10x14= 640 ( người )
+ K
ngày
= 1.3
⇒
Q
2 =
1000
3.1640200
××

=166,4 ( m
3

/ng.đ ) =
360024
10004.166
×
×
= 1.926 ( l/s )
- Vậy lưu lượng tiêu thụ là:
Q
tt1
= Q
1
+ Q
2
= 1.64 + 1.926 = 3.57 ( l/s )
Lưu lượng tiêu thụ trong ngày là:
Q
ngày
=
1000
243600
1
××
tt
Q
=
1000
24360057.3
××
= 308 ( m
3

/ngày).
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
10
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
- Từ thống kê lưu lượng nước tiêu thụ nước theo các giờ theo thứ tự trong ngày
ta có kết quả như trong bảng 2.4:
Số giờ tiêu thụ Lưu lượng
8h 75%Q
ngày
10h 18% Q
ngày
6h 7% Q
ngày
Bảng 2.4 – Bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ theo các giờ trong ngày.
⇒
Lưu lượng tiêu thụ max tại các giờ cao điểm là:
Q
max.h
=
8
5.29575.0 ×
= 27,7 ( m
3
/h )
=> Từ đây ta có công suất của bơm:
+) Công suất hữu ích của bơm:
P
i
=

γ
.Q
max.h
.H.10
-3

Trong đó:
+)
γ
: Trọng lượng riêng của nước,
γ
= 10000 (N/m
3
)
+) H: Chiều cao của tòa nhà, H = 55.5 ( m)
+) Q
max.h
= [m
3
/s]
⇒
P
i
=
3600
10 x 55.5 x 27.7 x 10000
-3
= 4,27 ( kW )
+ Công suất tại trục của bơm: P
t

=
η
i
P
=
86.0
27.4
= 4.96( kW )
Ta sử dụng bơm có công suất P
đm
=5.5 kW.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
11
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Chương 3. XÂY DỰNG BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN
I. Lựa chọn giải pháp điều khiển
Đối với phương án cấp nước dùng két nước trên nhà thì ta dùng một bơm
chính khởi động và bảo vệ bằng biến tần sử dụng Rơle trung gian điều khiển đóng
hay ngắt bơm tùy thuộc vào mức nước trong bể và một bơm dự phòng đóng cắt trực
tiếp .
II. Xây dựng sơ đồ khối chức năng
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
12
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
III. Xây dựng sơ đồ nguyên lý
Cần đưa thêm: Khảo sát chế độ tĩnh và chế độ động quá trình làm việc
của hệ thống truyền động điện
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

13
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Chương 4. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG
HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TỰ ĐỘNG
I. Động cơ bơm
1.Khái niệm chung:
Bơm là máy thủy lực dùng để hút và đẩy chất lỏng từ nơi này đến nơi khác.
Chất lỏng dịch chuyển trong đường ống nên bơm phải tăng áp suất chất lỏng ở đầu
đường ống để thắng trở lực trên đường ống và thắng hiệu áp suất ở hai đầu đường
ống. Năng lượng bơm cấp cho chất lỏng lấy từ động cơ điện hoặc từ các nguồn động
lực khác (máy nổ, máy hơi nước ).
Điều kiện làm việc của bơm rất khác nhau trong nhà, ngoài trời, độ ẩm nhiệt
độ…) và bơm phải chịu được tính chất lý hóa của chất lỏng cần vận chuyển.
1. Phân loại bơm:
• Phân loại bơm theo nguyên lý làm việc hay cách cấp năng lượng:
- Bơm thể tích: bơm loại này khi làm việc thì thể tích không gian làm việc thay
đổi nhờ chuyển động tịnh tiến của pittong (bơm pittong) hay nhờ chuyển động quay
của rotor (bơm rotor). Kết quả thế năng và áp suất chất lỏng tăng lên nghĩa là bơm
cung cấp áp năng cho chất lỏng.
- Bơm động học: Trong bơm loại này chất lỏng được cung cấp động năng từ
bơm và áp suất tăng lên. Chất lỏng qua bơm, thu được động lượng nhờ va đập của các
cánh quạt (bơm ly tâm và bơm hướng trục) hoặc nhờ ma sát của tác nhân làm việc
(bơm xoáy lốc, bơm tia, bơm chấn động, bơm vít xoắn, bơm sục khí) hoặc nhờ tác
dụng của trường điện từ (bơm điện từ) hay các trường lực khác.
• Phân loại theo cấu tạo:
- Bơm cánh quạt: trong loại này bơm ly tâm chiếm đa số và thường gặp nhất
(bơm nước).
- Bơm pittong: (bơm nước, bơm dầu).
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

14
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Hình 2.1: Hình ảnh bơm pittong
- Bơm rotor: (bơm dầu, hóa chất, bùn).
Thuộc loại này có bơm bánh răng, bơm cánh trượt (lá gạt)
Hình 2.2: Bơm bánh răng
Ngoài ra còn có các loại đặc biệt như bơm màng cánh (bơm xăng trong ôtô),
bơm phun tia (tạo chân không trong các bơm lớn nhà máy nhiệt điện) …
2. Các thông số cơ bản của bơm
Cột áp H (hay áp suất bơm) đó là lượng tăng năng lượng riêng trong một đơn vị
trọng lượng của chất lỏng chảy qua bơm (từ miệng hút đến miệng đẩy của bơm).
Cột áp H thường được tính bằng mét cột chất lỏng (hay mét cột nước) hoặc tính
đổi ra áp suất của bơm.
P=γ.H=ρ.g.H
Trong đó :
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
15
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
γ : Là trọng lượng riêng của chất lỏng được bơm (N/m
3
).
ρ : Là khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m
3
) .
g : Là gia tốc trọng trường (9,81 m/s
2
)
Cột áp H của bơm dùng để khắc phục :

Độ chênh mực chất lỏng giữa bể chứa và bể hút.
H
h
+H
đ
, [m]
Độ chênh lệch áp suất tại hai mặt thoáng ở bể hút (p
1
) và bể chứa (p
2
).
g
pppp
.
1212
ργ
−
=
−
, [m]
Trở lực thủy lực (tổn thất năng lượng đơn vị) trong ống hút (Σh
h
) và ống đẩy
(Σh
đ
)
Độ chênh áp suất động học (động năng) giữa 2 mặt thoáng
g
VV
.2

2
1
2
2
−
H=(H
h
+H
đ
)+
g
pp
.
12
ρ
−
+ Σh
h
+Σh
đ
+
g
VV
.2
2
1
2
2
−
Trở lực thủy lực trong ống hút và ống đẩy tính theo công thức

Σh
h
=
)
.
(
.2
2
h
h
hhh
d
l
g
V
ξ
λ
Σ+
và Σh
đ
=
)
.
(
.2
2
đ
đ
đđ
d

l
g
V
ξ
λ
Σ+
đ
)
.
(
.2
2
đ
đ
đđ
d
l
g
V
ξ
λ
Σ+
đ
Trong đó:
V
h
, V
đ
: Là vận tốc chất lỏng trong ống hút và ống đẩy (m/s).
λ

h
, λ
đ
: Hệ số trở lực ma sát trong ống hút và ống đẩy.
l
h
, l
đ
, đ
h
, đ
đ
: Các chiều dài và đường kính ống hút và ống đẩy
Σζ
h
, Σζ
đ
: Tổng hệ số trở lực cục bộ trong ống hút và ống đẩy.
• Lưu lượng (năng suất) bơm : đó là thể tích chất lỏng do bơm cung cấp
vào ống đẩy trong một đơn vị thời gian. Lưu lượng Q đo bằng m
3
/s, l/s, m
3
/h.
• Công suất bơm P (hoặc N).
Trong một tổ máy bơm cần phân biệt 3 loại công suất
Công suất làm việc N
i
(công suất hữu ích) là công để đưa một lượng Q chất
lỏng lên độ cao H trong một đơn vị thời gian (s).

N
i
= γ.Q.H.10
-3
, [kw]
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
16
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Trong đó γ (N/m
3
), Q (m
3
/s), H (m)
Công suất tại trục bơm N (thường ghi trên nhãn bơm). Công suất này thường
lớn hơn N
i
vì có tổn hao ma sát.
Công suất động cơ kéo bơm (N
dc
) công suất này thường lớn hơn N để bù hiệu
suất truyền động giữa động cơ và bơm, ngoài ra còn dự phòng quá tải bất thường.
N
dc
=k.
tđ
N
η
=
3

10.
.
.Q.H.
−
tđb
k
ηη
γ
, [kw]
Trong đó : k là hệ số dự phòng.
Công suất bơm dưới Chọn hệ số k
2 kw k=1,50
2-5 kw k=1,5-1,25
5-50 kw k=1,25-1,15
50-100 kw k=1,15-1,08
Công suất bơm trên 100 kw k=1,05
Bảng 4.1 – Hệ số k
Cũng có thể lấy hệ số dự phòng khi Q<100 m
3
/h thì k=1,2-1,3
Q>100 m3/h thì k=1,1-1,15
η
tđ
- hiệu suất bộ truyền. Với bộ truyền đai (cu-roa) thì η
tđ
<1. Còn khi động cơ
nối trực tiếp với bơm thì η
tđ
~1.
Chú ý: ở công thức N

i
= γ.Q.H.10
-3
, [kw], nếu γ tính bằng kG/m
3
thì:
N
i
=
102
.Q.H.
γ
, [kw]
Hoặc: N
i
=
102
.Q.H.
γ
, [CV, HP, mã lực]
Hiệu suất bơm (η
b
) là tỉ số giữa công suất hữu ích N
i
và công suất tại trục bơm
N.
η
b
=
N

i
N
Hiệu suất bơm gồm 3 thành phần :
η
b
=η
Q
. η
H.
η
m
Trong đó:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
17
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
η
Q
: Hiệu suất lưu lượng ( hay hiệu suất thể tích ) do tổn thất lưu lượng vì rò rỉ.
η
H
: Hiệu thủy lực ( hay hiệu suất cột áp ) do tổn thất vì ma sát trong nội bơm.
η
m
: Hiệu suất cơ khí do tổn thất vì ma sát giữa các bộ phận cơ khí ( ổ bi, gối
trục . . .) và bề mặt ngoài của guồng động ( bánh xe công tác) với chất lỏng (bơm ly
tâm).
3. Đặc tính của bơm.

Ở đây chúng em đi sâu tìm hiểu về bơm ly tâm vì loại bơm này đáp ứng được sử

yêu cầu về lưu lượng và cột áp tính toán.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
18
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Hình 3.1: Chiều cao cột áp
Hình 3.2: Đường cong biểu diễn lưu lượng và chiều cao cột áp
Bơm ly tâm là loại bơm động học, có cánh quạt, nó được sử dụng rất rộng rãi và
được kéo bằng động cơ điện. Bơm ly tâm phổ biến vì nó bơm được nhiều loại chất
lỏng khác nhau (nước lạnh, nước nóng, axit, kiềm, dầu, bùn….) giải lưu rộng (từ vài
l/ph đến vài m
3
/S), cột áp kém hơn pittong nhưng đủ đáp ứng trong rất nhiều lĩnh vực
sản xuất (từ dưới 1m đến cỡ 1000mH
2
O (tương ứng với áp suất 100 at), cấu tạo đơn
giản, gọn, chắc chắn và rẻ.
Bơm ly tâm trước khi chạy phải mồi nước, khi động cơ kéo bơm quay, guồng
động cơ có các cánh cong gây ra lực ly tâm làm chất lỏng trong các rãnh bị nén và
đẩy ra về phía đuôi các cánh cong vào buồng trôn ốc.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
19
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Do diện tích mặt cắt buồng trôn ốc tăng dần nên tốc chất lỏng giảm dần và một
phần động năng của chất lỏng biến thành áp năng, dồn chất lỏng vào ống đẩy. Nhược
điểm của bơm ly tâm là không có khả năng hút nước ban đầu (phải mồi) và lưu lượng
Q phụ thuộc vào cột áp H.
Lý thuyết và thực nghiệm cho thấy: khi tốc quay n của bơm giữ nguyên thì cột
áp H, công suất N và hiệu suất η là hàm số của lưu lượng Q.

Quan hệ H=H(Q), N=N(Q) và η = η(Q) gọi là các đặc tính riêng của bơm.
Đường cong H=H(Q), Q=Q(H) cho biết khả năng làm việc của bơm nên còn gọi là
đặc tính làm việc của bơm.
Các dạng đường đặc tính của bơm thể hiện trong hình 4.3:
Hình 4.3: Đường đặc tính của bơm ly tâm
Trong đó:
N: công suất bơm ( ký hiệu tương đương P)
H: Cột áp
Q: lưu lượng nước
Nhận xét: Đường đặc tính N(Q) ta thấy có công suất N có trị số cực tiểu khi lưu
lượng bằng 0. Lúc này động cơ truyền động mở máy dễ dàng, do vậy động tác hợp lý
khi mở máy là khóa van trên ống đẩy để cho Q=0. Sau một hai phút thì mở van ngay
để tránh bơm và chất lỏng bị quá nóng do công suất động cơ chuyển hoàn toàn thành
nhiệt năng. Hơn nữa lúc mở máy, dòng động cơ lại lớn nên Q≠0 sẽ làm dòng khởi
động quá lớn có thể gây nguy hiểm cho động cơ điện
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
20
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
II. Biến tần Omron
1. Các model trong họ 3G3MV
Điện áp
danh định
Cấu trúc bảo vệ Công suất tải
động cơ tối đa
Model
3 Pha
200VAC
Loại lắp trên bảng
( chuẩn bảo vệ IP20

)
0.1 (0.1) kW 3G3MV-
A2001
0.25 (0.2)
kW
3G3MV-
A2002
0.55 (0.4)
kW
3G3MV-
A2004
1.1 (0.75)
kW
3G3MV-
A2007
1.5 (1.5) kW 3G3MV-
A2015
2.2 (2.2) kW 3G3MV-
A2022
3.7 (3.7) kW 3G3MV-
A2037
Loại kín lắp trên
tường ( NEMA1 và
IP20 )
5.5 (5.5) kW 3G3MV-
A2055
7.5 (7.5) kW 3G3MV-
A2075
1 pha 200
VAC

Loại lắp trên tủ
( chuẩn bảo vệ IP20
)
0.1 (0.1) kW 3G3MV-
AB001
0.25 (0.2)
kW
3G3MV-
AB002
0.55 (0.4)
kW
3G3MV-
AB004
1.1 (0.75)
kW
3G3MV-
AB007
1.5 (1.5) kW 3G3MV-
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
21
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
AB015
2.2 (2.2) kW 3G3MV-
AB022
3.7 (3.7) kW 3G3MV-
AB037
0.37 (0.2)
kW
3G3MV-

A4002
0.55 (0.4)
kW
3G3MV-
A4004
1.1 (0.75)
kW
3G3MV-
A4007
1.5 (1.5) kW 3G3MV-
A4015
2.2 (2.2) kW 3G3MV-
A4022
3.7 (3.7) kW 3G3MV-
A4037
Loại kín lắp trên
tường ( NEMA1 và
IP20 )
5.5 (5.5) kW 3G3MV-
A4055
7.5 (7.5) kW 3G3MV-
A4075
2. Ký hiệu
* Trên mặt
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
22
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
* Bộ giao diện hiển thị
Hiển thị Tên Mô tả chức năng

Hiển thị dữ liệu Hiển thị các dữ liệu liên quan
như tần số chuẩn, tần số ra, và các
giá trị đặt cho các tham số
Núm chỉnh tần số Đặt tần số chuẩn trong khoảng từ
0Hz đến tần số tối đa
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
23
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
Đèn báo tần số FREF Tần số chuẩn có thể được theo
dõi hay đặt trong khi đèn này
sang
Đèn báo tần số ra
FOUT
Tần số ra của biến tần có thể được
theo dõi khi đèn này đang sáng
Đèn báo dòng ra IOUT Dòng điện ra của biến tần có thể
được theo dõi khi đèn này đang
sáng
Đèn báo MNTR Các giá trị đặt trong các thông số
U01 đến U10 có thể được theo
dõi khi đèn này đang sáng
Đèn báo chiều quay
thuận nghịch F/R
Có thể lựa chọn chiều quay khi
đèn này đang sáng khi thao tác
với biến tần bằng nut RUN
Đèn báo chế độ tại
chỗ/ từ xa LO/RE
Có thể lựa chọn hoạt động của

biến tần theo bộ giao diện hoặc
bằng các thông số thiết lập khi
đèn này đang sáng
Chú ý: trạng thái của đèn này chỉ
có thể được theo dõi trong khi
biến tần đang hoạt động. Bất kỳ
đầu vào lệnh RUN nào đều se bị
bỏ qua trong khi đèn này đang
sáng
Đèn báo chế độ PRGM Các thông số từ n01 đến n79 có
thể được theo dõi khi đèn này
đang sáng
Chú ý: các thông số chỉ có thể
được theo dõi và chỉ một số là có
thể thay đổi được trong khi biến
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
24
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
tần đang hoạt động. Bất kỳ đầu
lệnh RUN nào đều sẽ bị bỏ qua
trong khi đèn này đang sang
Nút chế độ MODE Chuyển giữa các đèn chỉ thị mục
lựa chọn theo thứ tự.
Thông số đang được đặt sẽ bị bãi
bỏ nếu phím này được nhấn trước
khi nhập thông số
Nút tăng Tăng số theo dõi thông số, số của
thông số và các giá trị đặt
Nút giảm Giảm số theo dõi thông số, số của

thông số và các giá trị đặt
Nút Enter Chấp nhận số theo dõi thông số,
số của thông số và các giá trị bên
trong sau khi chúng đã được đặt
hay thay đổi
Nút chạy RUN Chạy biến tần khi biến tần đang
hoạt động với bộ giao diện
Nút Stop/Reset Dừng biến tần khi thông số n06
được đặt để cấm nút Stop.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
25