KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT MÁY NÉN KHÍ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO
KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT MÁY NÉN KHÍ

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013


PHỤ LỤC
PHẦN 1.
I.
II.
III.
PHẦN 2.
I.
II.
III.
IV.

V.

GIỚI THIỆU CHUNG
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
MỤC ĐÍCH
GIẢI PHÁP SƠ BỘ
CHỌN THIẾT BỊ
CHỌN MÁY NÉN KHÍ
CHỌN BIẾN TẦN

THIẾT BỊ PHỤ KIỆN VÀ BẢO VỆ BIẾN TẦN
1. AC line reactors
THIẾT BỊ BẢO VỆ MẠCH ĐỘNG LỰC
1. Cáp động lực
2. Chọn contactor
3. Chọn MCCB
4. Chọn valve
THIẾT BỊ BẢO VỆ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
1. Cáp điều khiển
2. Nút nhấn và đèn báo
3. Cảm biến áp suất
4. Chọn CB
5. Chọn Relay
6. Bộ chuyển đổi AC/12VDC

PHẦN 3.

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN VÀ GIẢI THÍCH

PHẦN 4.

CÀI ĐẶT BIẾN TẦN


PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG
I.

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
ĐỀ TÀI: Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí.
2

Động cơ có công suất P=15HP, áp suất ổn định là 9kg/cm . Chọn động
cơ, thiết bị, biến tần.
• Điều khiển khởi động máy nén khí sử dụng bình trung gian, khi
động cơ dừng thì xả bình trung gian để khởi động dễ dàng.
• Ổn định áp suất khí nén đầu ra.
• Bảo vệ quá tải động cơ.
• Bảo vệ áp suất bồn chứa: dừng động cơ khi bồn có áp suất quá 11
bar.
• Sử dụng biến tần EMERSON.

II.

MỤC ĐÍCH
2
• Điều khiển ổn định áp suất ở mức 9kg/cm .
• Dùng biến tần EMERSON để điều khiển tốc độ động cơ.
• Chọn động cơ, máy nén khí, các thiết bị điều khiển và bảo vệ.
• Chọn cảm biến áp suất.


III.

GIẢI PHÁP SƠ BỘ
1. Mô hình tổng quát của hệ thống:

MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG:
• Biến tần điều khiển động cơ trong máy nén khí bơm khí vào bình
2
trung gian với áp suất ổn định ở 9kg/cm . Từ bình trung gian khí
được chuyển vào bình chứa bằng đường ống có lắp đặt van một

chiều, cảm biến áp suất sẽ đo áp suất khí trong bình chứa sau đó
phản hồi tín hiệu về biến tần. Biến tần so sánh tín hiệu phản hồi về
2
từ cảm biến với giá trị đặt là 9kg/cm sau đó sẽ điều khiển tốc độ
động cơ sản sinh khí nén vào buồn chứa sao cho áp suất trong bình
2
chứa luôn ổn định ở mức 9kg/cm .
• Lắp đặt một van điện từ vào bình trung gian để khi động cơ dừng
thì xả bình trung gian để giảm áp suất giúp động cơ khởi động lại
dễ dàng.
• Lắp đặt Relay quá áp để bảo vệ áp suất bồn chứa, dừng động cơ
khi bồn chứa có áp suất quá 11bar.


2. Mô hình vòng kín của hệ thống:

Cần các thiết bị:
• Biến tần.
• Máy nén khí có tích hợp động cơ.
• Cảm biến áp suất.
• Relay quá áp.
• Các thiết bị bảo vệ cho hệ thống.


3. Đặc tính cơ của máy sản xuất:
• Yêu cầu điều khiển tốc độ: không yêu cầu cao do đặc tính của
tải không đòi hỏi đáp ứng tốc độ cao.
• Chế độ làm việc dài hạn.
• Moment biến thiên tỷ lệ với tốc độ quay.
• Bảo vệ quá áp bình chứa,bảo vệ động cơ (bảo vệ quá tải,ngắn

mạch…)


PHẦN II: CHỌN THIẾT BỊ
I.

CHỌN MÁY NÉN KHÍ
a. Tiêu chí lựa chọn
• Là thiết bị quan trọng nhất đối với hệ thống khí nén bởi vì máy
nén khí trực tiếp sản sinh ra khí nén để cung cấp tới các thiết bị
và các vị trí có nhu cầu sử dụng khí nén.
2
2
• Vì áp suất ổn định ở 9 kg/cm =8.8295 bar (1kg/cm = 0.981
bar) nên ta chọn máy nén khí trục vít 1 cấp.
• Chọn máy nén khí có tích hợp sẵn động cơ có công suất 15HP
(11Kw).
b. Thông số kĩ thuật
•
•
•
•
•
•
•

Hãng sản xuất: COAIRE (KOREA)
Model: AS15A
2
Áp suất làm việc: 7- 9,5 kg/cm .

3
Lưu lượng: 1.32-1.61 m /phút.
Công suất: 15HP (11KW).
Điện áp: 380V/3pha/50Hz.
Giải nhiệt bằng gió, quạt giải nhiệt dạng lồng sóc (độ ồn thấp,
hiệu suất cao).
• Trọng lượng: 424 kg.
• Độ ồn: 67 dB ± 3 (bán kính 2 mét).


(Trang 15 catalogue “COAIRE SCREW AIR COMPRESSOR”)


II.

CHỌN BIẾN TẦN
a. Tiêu chí lựa chọn
• Phù hợp với công suất động cơ là 11KW
• Dùng được cho máy nén khí
• Điện áp 400v
• Điều khiển U/f
• Tần số 50Hz
• Biến tần phải có chức năng PID
b. Thông số kĩ thuật
•
•
•
•
•
•

Hãng sản xuất: EMERSON
Model: PV0110
Công suất điện: 17 KVA
Dòng dịnh mức ngõ vào: 26A
Dòng định mức ngõ ra: 25A
Công suất: 11KW

(Trang 10 catalogue “tech_PV series - english”)


III.

THIẾT BỊ PHỤ KIỆN VÀ BẢO VỆ BIẾN TẦN
1. AC Line reactors
a. Input ac reactor
Cuộn kháng AC đầu vào dùng để hạn chế dao động điện áp lưới và quá
áp tới hoạt động tới biến tần, làm mịn nguồn điện áp cung cấp bảo vệ
biến tần và nâng cao hệ số công suất. Nó không chỉ ngăn được sự ảnh
hưởng của nguồn lưới mà nó còn giúp giảm dòng hamonic về nguồn cấp.
Chọn AC reactor có mã số: HSL119-EM06
b. Output ac reactor
Cuộn kháng AC đầu ra dùng để ngăn nhiễu gây ra từ biến tần, ngăn dòng
harmonic, giảm dòng điện rõ, bảo vệ thiết bị, giảm tiếng ồn.
Chọn AC reactor có mã số: HSL220-EM06
Vì theo manual biến tần không kèm theo thông số cũng như mã số của
cuộn kháng AC kèm theo nên nhóm chọn loại AC reactor tương thích với
biến tần mà khách hàng yêu cầu.

c. DC reactor
Theo khuyến cáo của nhà sản xuất thì cuộn kháng DC được yêu cầu
cho biến tần khi công suất lớn hơn 90kW. Đối với biến tần nhỏ hơn
75kW, có thể dùng hoặc không.
IV.

THIẾT BỊ BẢO VỆ MẠCH ĐỘNG LỰC
1. CÁP ĐỘNG LỰC
a. Tiêu chí lựa chọn
• Dòng điện định mức phải lớn hơn hoặc bằng dòng định mức
biến tần.
• Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép chọn càng cao càng tốt.
0
• Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép phải lớn hơn 70 C.
Khi chọn cáp,cần xem xét những yếu tố sau:
• Dòng điện định mức.
• Độ sụt áp.
• Cấp điện áp.
• Dòng điện ngắn mạch.
• Cách lắp đặt.
b. Thông số kĩ thuật
• Hãng sản xuất: CADIVI
• Cáp 3 lõi, ruột đồng, cách điện và vỏ bằng nhựa PVC, cấp điện
áp 0,6/1kV. Tần số 50Hz, lắp đặt cố định. Nhiệt độ làm việc dài
0
hạn cho phép đối với cáp là 70 C.


(Trang 1 “CADIVI Cable catalogue”)

2. CHỌN CONTACTOR
a. Tiêu chí lựa chọn
• Vì sử dụng biến tần để điều khiển động cơ nên chọn loại
contactor dùng cho tải AC1, có dòng định mức lớn hơn dòng
điện lớn nhất vào biến tần là 26A.
b. Thông số kĩ thuật
• Hãng sản xuất : ROCKWELL
• Model : 100-C23-01
• Công suất : 11KW
• Dòng điện : 32A
• Điện áp định mức : 400V
• Điện áp cuộn hút : 230V
• Số tiếp điểm : 2
• Số cực : 3

(Trang 6 catalogue
“Rockwell_Power_Contactors_Overview_en_0611”)


3. CHỌN MCCB
a. Tiêu chí lựa chọn
• Đây là thiết bị đóng ngắt bằng tay, nhưng có khả năng đóng
ngắt tự động khi trong hệ thống có dòng điện quá tải vượt quá
giới hạn định mức.
• MCCB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn.
b. Thông số kĩ thuật
•
•
•

•
•

Hãng sản xuất: ROCKWELL
Model: 140M-FBE-C45
Dòng định mức: 45A
Điện áp định mức: 460V
Số cực: 3

(Trang 8 catalogue “MCCB va contactor of Rockwell”)


4. CHỌN VALVE ĐIỆN TỪ
Mã hiệu: VCA21

(Trang 1727 cuốn “valve”)

V.

THIẾT BỊ BẢO VỆ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
1. CÁP ĐIỀU KHIỂN
Thông số kĩ thuật
• Hãng sản xuất : CADIVI
• Cáp điều khiển 1- 30 lõi, ruột đồng, cách điện PVC, vỏ PVC DVV – 0,6/1 KV.
• Tần số 50Hz , lắp đặt cố định.
0
• Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép đối với cáp là 70 C.
• Nhiệt độ cực đại cho phép khi ngắn mạch với thời gian không quá
0
5 giây là 160 C.

2. NÚT NHẤN VÀ ĐÈN BÁO
a. ĐÈN BÁO
• Hãng sản xuất: ROCKWELL
• Model: 800FP-Xpn7x
• Điện áp định mức: 240VAC


b. NÚT NHẤN
• Hãng sản xuất: ROCKWELL
• Dùng nút nhấn nhả.
• Tuối thọ cao, điện cao.


3. CẢM BIẾN ÁP SUẤT
a. Tiêu chí lựa chọn
2
• Dựa vào mức áp suất yêu cầu điều khiển là 9kg/cm = 8,8295
bar nên ta phải chọn cảm biến áp suất có dải áp suất đo từ 0 - 10
bar hoặc lớn hơn thì càng tốt, tuy nhiên giá thành sẽ cao hơn.
• Cảm biến áp suất này phải làm việc được trong môi trường chất
khí.
b. Thông số kĩ thuật
•
•
•
•
•
•

Hãng sản xuất: ROCKWELL
Model: 836E-DC1EN3D4
Dải áp suất đo 0-10 bar
Kiểu gắn: female G1/4 BSPP
Ngõ ra: 4-20 mA
Nguồn 12-30 VDC

(Trang 5 catalogue “c116-ca507_-en-p.pdf”)


Sơ đồ nối :

4. CHỌN CB BẢO VỆ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
a. Tiêu chí lựa chọn
• Dùng để bảo vệ ngắn mạch khi có sự cố xảy ra hoặc dùng để
ngắt biến tần ra khỏi lưới.
b. Thông số kĩ thuật
•
•
•
•
•

Hãng sản xuất: ROCKWELL
Model: 1489-A1C030
Dòng định mức: 3A
Điện áp định mức: 277V
Số cực: 1

(Trang 21 catalogue “CB, fuse of Rockwell.pdf”)

5. CHỌN RELAY
Hãng sản xuất : ROCKWELL
Mã hiệu: 700-K22Z-KA
Số lượng tiếp điểm
Tần số
Điện áp cuộn hút
Điện áp định mức

2NO-2NC
50/60Hz
240VAC
240VAC


Relay quá áp suất:
Theo yêu cầu của đề là bảo vệ quá áp khi áp suất vượt quá 11
bar nên chọn dãy là 4 -17 bar đặt ở mức 11 bar theo yêu cầu
Chọn Relay của hãng Danfoss Mã 017-504666



6. BỘ CHUYỂN ĐỔI AC/12VDC
a. Tiêu chí lựa chọn
• Điện áp đầu vào > 220VAC.
• Dòng điện đầu ra nhỏ hơn hoặc bằng dòng định mức cảm biến.
b. Thông số kỹ thuật
•

•
•
•

Hãng sản xuất: OMROM
Model: 653-S8JX-G01512CD
AC : 100 – 240 V
DC: 12 V


(Trang 1 “bộ chuyển đổi AC-DC.pdf”)


PHẦN 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN VÀ GIẢI THÍCH
1. Mạch động lực và mạch điều khiển