Bao cao thuc hanh thiet ke ky thuat cong nghe

BÁO CÁO ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT VÀ
CÔNG NGHỆ

1. Yêu Cầu.
- Thiết kế bảng điều khiển với đầy đủ các thiết bị đo đạc, bảo vệ đáp ứng
khai thác. Công suất nguồn đáp ứng đủ cho ba động cơ điện không đồng
bộ 3 pha điện áp 380V tần số 50Hz
1. Động cơ rotor dây quấn công suất 65kw với 5 nấc điện trở điều
chỉnh tốc độ, có đảo chiều
2. Động cơ rotor lồng sóc công suất 45 kw khởi động sao tam giác
3. Động cơ máy nén khí công suất 17kw hoạt động tự động bằng
rowle áp suất ( 3.0 – 7.5 kg/cm2 ) khởi động bằng sao tam giác.
2. Đặt vấn đề.
- Việc thiết bảng điều khiển dựa trên việc tính toán, bố trí các thiết bị bảo vệ,
đóng cắt như ACB, MCCB, MCB, MC, FUSE…, nhóm các thiết bị điều
khiển như PLC, Rơ le nhiệt, Biến tần, khởi động mềm, rơ le trung gian,
chuyển mạch, nút ấn…, nhóm các thiết bị hiển thị như đồng hồ Volt, Ampe,
KWh… trong một không gian tủ đã thiết kế theo yêu cầu của công nghệ
2.1. Bảng điện chính ( Main switch board).

1


Trên
-

bản điện ta sử dụng
Thanh cái 3 pha cấp điện áp 380V
50 Hz
cho
toàn

bộ bản

-

điện
Các aptomat nối trực tiếp với thanh
cái
cấp
ngồn

-

cho các tủ điều khiển
Để điều khiển động cơ, ta sử dụng
các tủ điều khiển 1, 2, 3, với các
contacto và rơ le được đấu nối để
khởi động và điều khiển cho từng
động
cơ
một.

2.2.

Điều chỉnh tốc độ của động cơ
rotor dây quấn 65kw sử dung điện

trở

phụ với 5 nấc điện trở

-

Phương pháp này chỉ áp dụng cho
động cơ không đồng bộ rotor dây

quấn.

2


- Bằng việc tăng điện trở rotor, đặc tính cơ mềm đi nhiều, nếu momen cản
không đổi ta có thể thay đổi tốc độ động cơ theo chiều giảm. Sử dụng 5 nấc
điện trở ta sẽ thay đổi được tốc độ quay theo 5 cấp.
Đặc điểm của phương pháp này là điều chỉnh láng, dễ thực hiện, rẻ tiền
nhưng không kinh tế do tổn hao ở điện trở điều chỉnh. Không thể điều chỉnh ở
tốc độ gần tốc độ không tải.
- Đảo chiều động cơ: Để đổi chiều quay của động cơ, người ta đảo hai pha
bất kì cho nhau.

3


4


2.3. Khởi động sao – tam giác
- Khởi động theo phương pháp chuyển từ đấu sao sang tam giác có ưu điểm là
dòng điện khởi động sẽ giảm đi 3 lần so với khởi động mạch đấu tam giác , vì
vậy dể khởi động những động cơ có công suất lớn .
- Nhưng nhược điểm là ngẫu lực(mô men khởi động) không cao, giảm mất

1/3 so với khởi động trục tiếp.
- Nguyên tắc của phương pháp này là lúc đầu cho động cơ chạy ở chế độ đấu
sao, một một khoảng thời gian chuyển mạch sang đấu tam giác

5


6


2.4.Điều khiển động cơ máy nén khí bằng role áp suất.
- Rơ le áp suất là thiết bị chuyển đổi các tín hiệu áp suất không khí trong
bình nén thành tín hiệu đóng cắt của tiếp điểm điện (ON/ OFF) để điều khiển
động cơ máy nén khí
- Khi áp suất khí nén ở dưới mức điều chỉnh: 3.0kg/cm2 tiếp đểm của role
đóng lại điều khiển cho động cơ khí nén hoạt động.
- Đến khi áp suất của khí nén quá mức cho phép: 7.5kg/cm2 áp suất khí nén sẽ
đẩy tiếp điểm của role ap suất lật trạng thái làm động cơ máy nén khí dừng
hoạt động, bảo vệ máy không bị quá tải, quá

3. Tính toán lựa chọn thiết bị.
- Dựa vào công suất ta tính dòng định
- Động cơ rotor dây quấn 65kw có dòng
Iđm1=.
- Động cơ
Iđm2
- Động cơ máy

áp.

mức cho các động cơ:
định mức là:
rotor lồng sóc 45kw
=.
nén khí 17kw

Iđm3=.
3.1. Lựa chọn

thanh cái cho bảng

điện chính.
Thanh cái có

nhiệm vụ cấp nguồn

điện cho

toàn bộ hệ thống điện

trong bảng

điện nên phải chịu được

dòng lớn
Khi cả 3 động cơ hoạt động cùng lúc thì

công suất của bảng điện

sẽ bằng tổng công suất của 3 đọng cơ, Kdt =1.

7


Dòng điện thanh cái sẽ phải gánh là:
Iđm=.
- Tiết diện thanh cái :
- S = = 620/2 = 301 mm2
- Ta có thể chọn thanh cái có tiết diện 30x10mm
3.2.
Lưạ chọn Aptomat
- Việc lựa chọn áptômát, chủ yếu dựa vào : Dòng điện tính toán đi trong
mạch; Dòng điện quá tải; Điện áp làm việc; Tính thao tác có chọn lọc.
- Ngoài ra lựa chọn áptômát còn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ
tải và áptômát không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn (thường xảy ra
trong điều kiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động, dòng điện
đỉnh trong phụ tải công nghệ).
- Yêu cầu chung là dòng điện định mức của móc bảo vệ Aptomat không
được bé hơn dòng điện tính toán (Iđm) của mạch :
- Tùy theo đặc tính và điều kiện làm việc cụ thể của phụ tải, người ta hướng
dẫn lựa chọn dòng điện định mức của móc bảo vệ bằng 125%, 150% hay
lớn hơn nữa so với dòng điện tính toán của mạch.
- Aptomat 3 pha cấp nguồn điều khiển động cơ 65kw sử dụng điện áp định
mức 380V, dòng định mức = 1,3 -1,5 dòng định mức của động cơ =160A
- Aptomat 3 pha cấp nguồn điều khiển động cơ 45kw sử dụng điện áp định
mức 380V, dòng định mức = 1,3 -1,5 dòng định mức của động cơ =120A
- Aptomat 3 pha cấp nguồn điều khiển động cơ 17kw sử dụng điện áp định
mức 380V, dòng định mức = 1,3 -1,5 dòng định mức của động cơ =50A
3.3 . Contacto
- Khi lựa chọn CTT phải lưu ý một số tính năng, thông số và đại lượng để
đáp ứng đúng theo yêu cầu sử

- Điện áp làm việc (V), chú ý ở đây có hai giá trị điện áp cần quan tâm đó là
điện áp của tiếp điểm chính khi cung cấp nguồn cho phụ tải, thông thường
điện áp với lưới điện xoay chiều ba pha thì luôn nhận điện áp dây U d. Giá
trị điện áp thứ hai đó là điện áp của cuộn hút, điện áp cuộn hút có thể sử
8


dụng bằng giá trị điện áp trên tiếp điểm nhưng cũng rất nhiều trường hợp
người ta lựa chọn điện áp cuộn dây thấp hơn để đạt được mục tiêu an toàn
trong vận hành, khai thác.
- Dòng điện của công tắc tơ bằng 1,1 – 1,3 dòng tín toán của mạch
- Contacto 3 pha điều khiển động cơ 65kw dòng định mức: 150A điện áp
định mức 380v, điện áp cuộn hút 380v.
- Contacto 3 pha điều khiển động cơ 45kw dòng định mức: 110A điện áp
định mức 380v, điện áp cuộn hút 380v.
- Contacto 3 pha điều khiển động cơ 17kw dòng định mức: 40A điện áp
định mức 380v, điện áp cuộn hút 380v.
3.4 . Rơle nhiệt
- Rơle nhiệt là một thiết bị điện dùng để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi
bị quá tải, thường dùng kèm với khởi động từ, công tắc tơ..
- Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị dòng điện vì có quán tính nhiệt
lớn phải cần thời gian để phát nóng.
Thời gian làm việc từ khoảng vài giây[s] đến vài phút, nên không dùng để
bảo vệ ngắn mạch được
Dòng điện của rơle nhiệt bằng 1,1 – 1,3 dòng tín toán của mạch
- Rơ le nhiệt bảo vệ động cơ 65kw dòng định mức: 150A
- Rơ le nhiệt bảo vệ động cơ 45kw dòng định mức: 150A
- Rơ le nhiệt bảo vệ động cơ 17kw dòng định mức: 150A
3.5 . Dây điện
- Điều kiện chọn :

S=

I
mm 2 )
(
J

Trong đó:
I: là dòng điện tính toán (A).
J: là mật độ dòng điện cho phép (A/mm2).
9


Mật độ dòng điện cho phép theo tiêu chuẩn nhật bản : J=2,5A.
- Dây dẫn cho động cơ 65kw:
S1=.
- Dây dẫn cho động cơ 45kw:
S2=.
- Dây dẫn cho động cơ 65kw:
S3=.
3.6. các thiết bị đo đạc và bảo vệ: cầu chì, đồng hồ đo ampe, nút nhấn, đèn
báo….
-

Cầu chì là loại khí cụ điện bảo vệ ngắn mạch cho mạch điện (nó tự động

-

cắt mạch điện khi có sự cố , ngắn mạch).
Lựa chon cầu chì công nghiệp, dòng cắt từ 1 – 5 (A)

Lựa chọn đèn báo công nghiệp điên áp định mức 380V.
Nút stop: nút nhấn công nghiệp có tiếp diểm thường đóng.
Nút start: nút nhấn công nghiệp có tiếp điểm thường mở.
Công tắc chuyển mạch
Đồng hồ đo ampe
Role ap suất

4. Các bảo vệ trong bảng điều khiển.
- Bảo vệ quá tải: trong trường hợp mạch điện bị quá tải rơ le nhiệt sẽ tác
động vào mạch, các tiếp điểm thường đóng sẽ chuyển trạng thái sang mở
làm ngắt mạch điện dừng động cơ lại.
- Bảo vệ ngắn mạch: trong trường hợp sảy ra sự cố ngắn, chập mạch khi
rơle quá tải chưa kịp tác động thì aptomat sẽ tự ngắt, ở mạch điều khiển thì
có cầu chì sẽ tự cắt khi xảy ra nghắn mạch ở mạch điều khiển.
- Bảo vệ thấp áp,mất pha
Khi điện áp nguồn thấp hơn 85% điện áp định mức hoặc mất điện áp trên một
pha, aptomat sẽ tự ngắt tránh quá tải cho động cơ.
10


- Bảo vệ áp suất cao, áp suất thấp trong máy nén khí
Khi áp suất khí nén ở dưới mức điều chỉnh: 3.0kg/cm2 tiếp đểm của role
đóng lại điều khiển cho động cơ khí nén hoạt động.
Đến khi áp suất của khí nén quá mức cho phép: 7.5kg/cm2 áp suất khí nén sẽ
đẩy tiếp điểm của role ap suất lật trạng thái làm động cơ máy nén khí dừng
hoạt động, bảo vệ máy không bị quá tải, quá áp.
5. Sơ đồ bảng điều khiển, sơ đồ đấu dây.
5.1. Bảng điện chính ( Main switch board).

11

12


- Tủ điều khiển số một, điều khiển động cơ rotor dây quấn 65kw, sử dụng
hai contacto chinh K1, K2 để cấp nguồn vào stato điều khiển động cơ hoạt
động và đảo chiều động cơ,
- Các contacto K3,K4,K5,K6 thay đổi giá trị của điện trở phụ của rotor
động cơ để điều khiển tốc độ động cơ.

13


Mạch Động lực

14


Mạch Điều Khiển
- Khởi động động cơ: đóng

aptomat cấp nguồn

cho tủ điêukhiển

số 1, tủ được cấp

nguồn,

nhấn nút star1 cuộn

hut của

K1 được cấp nguồn

làm lật

trạng thái các tiếp

điểm,

tiếp điểm chính

đóng

lại, cấp nguồn cho

động cơ

quay theo chiều

thuận.
- Nhấn

nút stop để cắt toàn

bộ mạch

điều khiển ra khỏi

nguồn,

các cuộn hút của

các

contacto không

được cấp

nguồn, các tiếp

điểm lật trạng thái trở lại vị trí ban đầu,

động cơ không

được cấp nguồn và ngưng hoạt đông.
- Nhấn nút star 2 , K2 đóng , động cơ quay theo chiều nghịch.
- Sử dụng công tắc chuyển mạch để điều khiển các contacto K3, K4, K5,
K6.
- Khi công tắc ở vị trí 1, cuộn hút của các congtacto không được cấp
nguồn, các tiếp điểm chính mở, máy hoạt độn với toàn bộ cấp điện trở, và
đạt tốc độ thấp nhất
- Khi công tắc chuyển sang vị trí 2, cuộn hút của K6 được cấp nguồn, làm
lật trạng thái các tiếp điểm, tiếp điểm chính đóng lại. loại 1/5 cấp điện trở
ra khỏi mạch. Tốc độ động cơ được tăng lên

15

- Như vậy khi chuyển sang các vị trí 3, 4, 5 tốc độ động cơ tiếp tục được
tăng lên, đến vị trí 5 toàn bộ điiện trở bị loại ra khỏi mạch. Động cơ đạt
tốc độ cao nhất.
5.3. Sơ đồ tủ điều khiển động cơ 45kw
- Tủ số 2 điều khiển động cơ rotor lồng sóc 45kw khởi động tự động sao – tam
giác
- Khởi động theo phương pháp chuyển từ đấu sao sang tam giác
- sử dụng role thời gian đển đóng cắt hai contacto K3,K2 thay đổi kiểu đấu sao
tam giác.

16


Mạch Điều Khiển

Mạch Động Lực

- khởi động động cơ: đóng aptomat
CB2

cấp

nguồn

cho

điện,
- Nhấn

tủ

nút

star

cuộn

hut

của

contacto

K1,

K3 và role
thời

gian

được
cấp nguồn,
role

thời

gian bắt đầu
đếm

thời

tiếp

điểm

gian, các
của

K1,

K3 lật trạng

thái,

cấp

nguồn

động

cơ

cho

hoạt động
- Sau khoảng

theo kiểu đấu nối sao.
thời gian cài đặt sẵn, các tiếp điểm của role

thời gian lật

trạng thái, tiếp điểm thường đóng – off, K3

off,

điểm thường mở on, K2 on. Động cơ

tiếp

chuyển sang hoạt động ở chế độ tam giác.
- Nhấn nút stop để cắt mạch điều khiển ra khoi nguồn, dừng động cơ.

17


5.4. Sơ đồ tủ điều khiển động cơ 17kw.

18


Mạch Động Lực

19


Mạch Điều Khiển

- Tủ điều khiển động cơ khí nén 17kw

role áp suất PS
- Tủ được cấp nguồn qua aptomat CB3.
- Động cơ hoạt động khi áp suất khí nén

hoạt động tự đọng bằng

dưới

mức

cài

đặt:

3.0kg/cm2
Các tiếp điểm của role

áp suất đóng lại, cấp

nguồn cho mạch điều

khiển, động cơ bắt đầu

khởi động bằng sao –

tam giác.

- Khi áp suất khí

nén vượt quá ngưỡng

cho phép.

7,5kg/cm2, áp suất sẽ

đẩy các tiếp

điểm của rơ le lật trạng

thái, các tiếp

điểm đóng mở ra cắt

mạch điều khiển

ra khỏi nguồn, động cơ

dừng hoạt động.

20