Báo cáo Bơm ổn định áp suất

Điều khiển động cơ

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

BÁO CÁO ĐỒ ÁN
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
ĐỀ TÀI: BƠM ỔN DỊNH ÁP SUẤT


Điều khiển động cơ

TÌM HIỂU ĐỀ TÀI: BƠM ỔN DỊNH ÁP SUẤT
Bài toán:
- 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 10 /h, cột áp 40m.
- Chọn bơm, động cơ, biến tần, cảm biến áp suất.
- Điều khiển ổn định áp suất nước cấp cho chung cư.
- Bơm tự động chạy lại sau khi có sự cố điện.
- Ngắt bơm khi trong bồn dưới không còn nước để tránh chạy khô.
- Ngắt bơm khi áp suất nước quá thấp do bể ống hoặc bơm không hút được
(dưới cột áp 5m trong 20s).
- Ngắt bơm khi áp suất quá cao do kẹt đường ống (cột áp trên 60m trong 20s).
- Bơm dừng máy từ từ trong 50s để tránh sốc đường ống.
- Bơm khởi động từ từ trong 1 phút để tránh sốc đường ống.
I .TÌM HIỂU VỀ VẤN ĐỀ
-Hệ thống bơm cho khu chung cư.

Vấn đề: Nhu cầu sử dụng nước của khu chung cư là không có quy luật, khác nhau ở
từng thời điểm , vào giờ cao điểm như buổi tối (tắm rửa,nấu cơm…..),buổi

sáng( sinh hoạt)… Nước được dùng nhiều, như vậy gây ra sụt áp  nước chảy
chậm(yếu),khi các hộ gia đình đi làm,hoặc vào ban đêm ít dùng nướcdẫn đến áp
suất đường ống tăng caogây hư hại các thiết bị…. Ngoài ra máy bơm luôn chạy
đầy tải dù giờ cao điểm hay thấp điểm như vậy là không cần thiết,gây tốn điện năng
và giảm tuổi thọ cơ khí.


Điều khiển động cơ

Đặc tính bơm: Là mối quan hệ giữa lưu lượng và cột áp.

-Yêu cầu : Phải ổn định áp suất trên đường ống cấp nước và tiết kiệm năng
lượng cho hệ thống.
II.GIẢI PHÁP:
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 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.
- Tiết kiệm năng lượng khi nhu cầu sử dụng thay đổi nhiều.
- Có các chức năng bảo vệ : quá áp , thấp áp , 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.


Điều khiển động cơ

 Để biến tần điều khiển được hoạt động của bơm thì cần phải có cảm biến áp
suất phản hồi về.
Sơ đồ khối của hệ thống như sau:

III. CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA MÔ HÌNH
1. CHỌN BƠM - ĐỘNG CƠ:
• Mục đích : Cấp nước cho khu chung cư, động cơ kéo bơm cấp nước.
• Yêu cầu : -Bơm phải phù hợp với yêu cầu : Cột áp 40m và lưu lượng tối

đâ là 10 /h
- Động cơ là việc ở chế độ dài hạn, công suất phù hợp với bơm.
Tra đồ thi tải nên nhóm chọn bơm đi liền với động cơ của hãng PENTAX-Ý


Điều khiển động cơ

•
•
•
•
•
•
•

Số hiệu: CMT-400
Điện áp - tần số - dòng điện:
400VAC - 50Hz – 6,6A
Tốc độ: 2850 v/p
Cột áp – lưu lượng: 42,5m – 12/h

Công suất: 3Kw ( 4HP )
Áp suất tối đa: 8 bar
Số cực : 2 cực.


Điều khiển động cơ

Có Catologue kèm theo (Trang 9 )
2. CHỌN BIẾN TẦN:
Mục đích: Điều khiển động cơ-bơm có công suất 3kw.
Yêu cầu:

-Điều khiển U/f
-Thích hợp tải làm việc dài hạn.
-Sử dụng cho động cơ có công suất đầu ra 3kw
-Điều khiển bằng biến tần của hãng ABB
Giới thiệu biến tần ABB.
.-Hãng ABB có rất nhiều loại biết tần như là biến tần ACS55,ACS150,ACS310
ACS355, ACSM1,ACS550,ACS800 …….
•

Biến tần dùng cho bơm quạt.


Điều khiển động cơ

•

Biến tần cho chế tạo máy.

Điều khiển động cơ

•

Biến tần tiêu chuẩn.


Điều khiển động cơ

•

Biến tần công nghiệp.


Điều khiển động cơ

Giải Pháp :
 Nhóm chọn biến tần ACS310

Model: ACS310-03X-08A0-4.


Điều khiển động cơ

Có catalogue kèm theo (acs310_ trang 7).

Thông số kỹ thuật:
BIẾN TẦN
Công suất định mức

Dòng ngõ vào định mức
Dòng ngõ ra định mức
Mức điện áp định mức
Dải điều khiển tốc độ

Điều khiển
Khả năng chịu quá tải
Nhiệt độ hoạt động

THÔNG SỐ
3 kw
12,8 A
8A
3 phase 380~480V
0.5~400 Hz
U/f
1.1 x I2N trong 1 phút/10 phút
-10 – 40 0C, max. 50 0C


Điều khiển động cơ

Có Catologue kèm theo (acs310-huong dan_Trang 326)
Các phụ kiện đi theo biến tần:
a.Chọn EMC filter
-Sóng điện từ do bộ nghịch lưu trong biến tần gây ra làm nhiễu tới các mạch
điện tử logic và tín hiệu analog,gây hoạt động sai.Do đó để hạn chế nhiễu điện từ ta
chọn bộ lọc EMC cho biến tần.
-Theo hướng dẫn của nhà sản xuất biến tần nhóm chọn EMC có mã RFI-32.

Catalogue kèm theo (acs310_Trang 18)
b.chọn Input chokes, Output chokes
-Mục đích : Cải thiện hệ số công suất đầu vào và giảm sóng hài,giảm dòng
ngắn mạch,bảo vệ quá tải động cơ khi khởi động.


Điều khiển động cơ

-Yêu cầu :
Phù hợp với biến tần.
Điện áp làm việc 380V.
Dòng điện định mức >=12,8A

 Theo catalog biến tần nhóm chọn :
- Input chokes : CHK-02.
- Output chokes: NOCH-0016-6x.

Có catalogue kèm theo (acs310_trang 17)
C. Điện trở hãm.
-Vì tải bơm không cần hãm và công suất bé(3kw) nên nhóm không chọn điện trở
hãm.
IV. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ,BẢO VỆ MẠCH ĐỘNG LỰC
1. Chọn Contator

-Mục đích :Contactor dùng để điều điều khiển mạch động lực thông qua
mạch điều khiển.
-Yêu cầu :
-Vì cấp nguồn cho biến tần nên chọn tải AC1.
-Có dòng định mức lớn hơn hoặc bằng
dòng vào lớn nhất của biến tần. (12,8A)

-Điện áp điều khiển 220VAC
-Giải pháp :
-Nhóm chọn contactor của hãng ABB.
Mã :B 6-30-10.


Điều khiển động cơ

Điện áp định mức : 380-415VAC
Điện áp cuộn hút : 220 - 240VAC
Dòng điện định mức: 16A
Tiếp điểm chính : 3 cực.

Có Catologue kèm theo (Contactor ABB_Trang 44)
2.Chọn MCB
- Mục đích: bảo vệ quá tải, ngắn mạch cho mạch
động lực, bảo vệ biến tần.
- Yêu cầu: Dòng định mức trong khoảng 1,3-1,5
dòng vào biến tần.
Điện áp :380VAC
-Giải pháp:Nhóm chọn MCB của hãng ABB, dòng định mức theo dòng định
mức của cầu chì bảo vệ biến tần.


Điều khiển động cơ

.
Theo catalogue của biến tần. (acs310_huong dan _Trang 329).

-Dòng điện định mức của cầu chì là 16A,nên nhóm chọn MCB của hãng ABB

có mã : S803C-B16

Catalog MCB_S800 (trang 31)

 Dòng định mức In=16A
 Điện áp định mức :254/440 VAC
 Khả năng chịu dòng :Icu=25kA
 Tần số hoạt động :50/60hz
 Số cực : 3 cực.


Điều khiển động cơ

2.

Chọn dây cáp mạch động lực.
Mục đích :kết nối các thiết bị trong mạch động lực.
Yêu cầu :
- Chịu được dòng quá tải động cơ.
-Cách điện tốt, phù hợp với biến tần và động cơ.
Giải pháp :Theo khuyến cáo của nhà sản suất biến tần.

Catalogue (acs310_huong dan Trang 329)
=>>Nhóm chọn Cable 3 dây cho mạch động lực có tiết diện 2,5
VINA Cable có cách điệnXLPE 0.6/1.2KV).

của hãng LS-


Điều khiển động cơ

Ghi chú: Catalog (Day cap LS-VINA cable _trang 12/44)
Thông số của cáp :
-Tiết diện danh định :2,5
-Đường kính lõi : 2,01mm.
-Chiều dày cách điện :0,7mm.
-Số lõi : 3 lõi.
V. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
1 . Chọn đèn báo.
Mục đích: Báo nguồn, báo tình trạng làm việc của hệ thống.
Yêu cầu: Sử dụng với điện áp điều khiển 220V.


Điều khiển động cơ

=>> Vậy nhóm chọn đèn báo của hãng ABB:

Thông số kỹ thuật :
-Điện áp định mức: 230 VAC
-Đường kính bệ tròn: 22 mm
-Dòng điện tiêu thụ : 15 mA
- Màu :Đỏ, Xanh lá cây, Vàng.
có catalog kèm theo (Nut an ABB_trang 53)
2.Chọn công tắc.
Mục đích :Để khởi động, dừng động cơ, bật tắt nguồn thông qua mạch điều khiển.
Yêu cầu :
-Cách điện tốt, hoạt động tin cậy
-Sử dụng với điện áp 220 V

Nhóm chọn công tắc vặn 2 vị trí của hãng ABB.

Mã : C2SS1-10■-10
Thông số :
-Công tắc vặn 2 vị trí .
-Tiếp điểm : 1 NC
-Điện áp cách điện : 300V
- Điện áp –dòng điện tiếp điểm : 240 VAC- 1A.


Điều khiển động cơ

Catalog kèm theo ( Nut an ABB_Trang 48 ,58 )
3. Chọn Relay trung gian:

Mục đích:Dùng để khởi động biến tần và điều khiển thiết bị trên mach điều
khiển.
Yêu cầu :
-Điện áp tiếp điểm 220VAC.
-Điện áp cuộn hút :220VAC.
 Chọn relay trung gian của hãng ABB

Loại : CR-M
Điện áp tiếp điểm : 250VAC, 12 A
Điện áp cuộn hút :230VAC- 50/60hz
Số cực : 2 C/O.


Điều khiển động cơ

Có catalogue kèm theo (Relays trung gian _ trang 7.64_7.66)
4.Chọn công tắc áp suất.

Mục đích : Dừng động cơ khi áp suất cao hơn hay thấp hơn mức cho phép.
Yêu cầu :
-Giải điều chỉnh có chứa mức cho phép.
-Chịu được áp suất cao nhất của đường ống.
-Điện áp tiếp điểm :220VAC.
Giải pháp :Chọn công tắc áp suất của hãng DANFOSS.
- Mã :RT 200- 017-523866 dùng cho áp suất trên(6 bar).


Điều khiển động cơ

- Mã: RT 200- 017-523966 dùng cho áp suất dưới.(0,5 bar)
Thông số :
o Dải điều chỉnh điểm đặt áp suất : 0,2-6 bar
o Áp suất lớn nhất mà công tắc chịu được :22 bar

Catalog (cong tac ap suat_ Trang 2 , 4)


Điều khiển động cơ

5.Chọn rơ le thời gian.
Mục đích : Khi áp suất đường ống cao hơn 60m(cột áp) hoặc áp suất đường ống nhỏ
hơn 5m(cột áp ) trong vòng 20s thì dừng động
Yêu cầu :
-Thời gian cài đặt chứa 20s.
-Điện áp tiếp điểm :220VAC.
-Điện áp cuộn hút :220VAC
Giải pháp :Nhóm chọn rơ le thời gian của hãng ABB để cài đặt.

Catalog (Rơ le thời gian _ Trang 8)
Mã sản phẩm : CT-ERD.22_ 1SVR500100R0100
* Thông

số kỹ thuật.

-Điện áp tiếp điểm : 250 VAC
-Loại : ON-delayed với 2 C/O
-Điện áp cuộn hút : 24-240 VAC /47-63hz
-Dòng điện cuộn hút :27,4mA
-Thời gian cài đặt : 0.05s-100h
*Nguyên lý hoạt động :


Điều khiển động cơ

Catalogue ( CT-ERD)
6.Chọn cảm biến áp suất:
Mục đích : Đo áp suất đường ống để hồi về biến tần.
Yêu cầu : Vùng làm việc chứa áp suất 4 bar ( 40m cột áp)
Giải pháp : Nhóm chọn cảm biến áp suất của hãng OMRON
Mã E8AA-M10


Điều khiển động cơ

Các thông số của cảm biến :
-Điện áp vào:12→24VDC

-Dòng điện tiêu thụ :40mA max

-Dải áp suất:0 đến 1MPa
-Áp suất chịu được : 2MPa
-Có ngõ ra dòng điện:4 đến 20mA
-Nhiệt độ môi trường xung quanh :
 Hoạt động: -10 : 60oC
 Lưu trữ : -25 : 70oC
-Thời gian phản ứng :100ms
-Khối lượng : khoảng 250g
Có catalogue kèm theo ( cam bien ap suat_trang 1)
7.Chọn công tác phao
Mục đích : khi nước trong bồn dưới hết nước thì dừng động cơ.
Yêu cầu :
-Điện áp tiếp điểm : 220VAC


Điều khiển động cơ

-Tác động khi nước bồn hút hết.
Giải pháp :Nhóm chọn công tắc phao đóng mở nhờ mực nước của hãng ABB :
Mã: MS10

Có catalog kèm theo( cong tac phao_trang 3,4).
Thông số kỹ thuật :
- Điện áp –dòng điện tiếp điểm: 250VAC-1A / 125DC-0,5 A
-Áp suất chuẩn tối đa : 103 bar
8.Chọn nguồn DC.