Nghiên cứu tính toán thiết kế bộ khởi động mềm cho động cơ cấp liệu máy nghiền sử dụng biến tần trong dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi gia súc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CHO
ĐỘNG CƠ CẤP LIỆU MÁY NGHIỀN TRONG DÂY CHUYỀN CHẾ
BIẾN THỨC ĂN CHĂN NUÔI

HÀ NỘI – 2017
1


LỜI CẢM ƠN
Đề tài “Nghiên cứu tính toán thiết kế bộ khởi động mềm cho động cơ
cấp liệu máy nghiền sử dụng biến tần trong dây chuyền chế biến thức ăn
chăn nuôi gia súc” đã được hoàn thành với sự nỗ lực hết mình của bản thân,
sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè, nhà trường và tập thể xã hội.
Em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo thuộc bộ Hệ Thống Điện,
khoa Cơ Điện đã dạy dỗ trang bị cho em những kiến thức để em có thể hoàn
thành đề tài này.
Đăc biệt em vô cùng biết ơn thầy giáo trực tiếp hướng dẫn chỉ bảo cho
em, đóng góp ý kiến, định hướng cho em để em có thể hoàn thành đề tài đúng
theo thời gian.
Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân đã
tạo mọi điều kiện về vật chất lẫn tinh thần để em có thể tập trung tâm trí cho đề tài
này.
Một lần nữa em xin trân thành cảm ơn!
Hà Nội,
Người viết

2


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................1
MỤC LỤC.............................................................................................................2
DANH MỤC BẢNG.............................................................................................5
DANH MỤC HÌNH..............................................................................................6
LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................................8
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾN
THỨC ĂN CHĂN NUÔI..................................................................................10
1.1.

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾN THỨC ĂN

CHĂN NUÔI.......................................................................................................10
1.1.1.Khái quát.....................................................................................................10
1.2. TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ CẤP LIỆU MÁY NGHIỀN THỨC ĂN CHĂN
NUÔI...................................................................................................................18
1.2.1.

Khái quát chung:....................................................................................18

1.2.2. Cấu tạo động cơ không đồng bộ................................................................20
1.2.2.1. Phần tĩnh.................................................................................................20
1.2.2.2. Vỏ máy...................................................................................................20
1.2.2.3. Lõi thép stato..........................................................................................20
1.2.2. Phần quay..................................................................................................22
1.2.2.1. Lõi thép rôto...........................................................................................22
1.2.2.2. Trục máy.................................................................................................22
1.2.2.3 Dây quấn..................................................................................................22
1.2.3. Khe hở không khí.....................................................................................23
1.2.4. Những đại lượng ghi trên động cơ...........................................................23
1.3. Cách đấu dây của động cơ............................................................................24

1.4. Nguyên lý làm việc của động cơ cấp liệu máy nghiền.................................25
1.5 Sơ đồ thay thế động cơ và phương trình đặc tính cơ....................................26
1.5.1. Sơ đồ thay thế...........................................................................................26
3


1.5.2. Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ..............................29
1.6. Các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ.....................................................34
1.6.1. Ảnh hưởng của điện áp nguồn cấp cho động cơ......................................35
1.6.2. Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto ( R2 + R2f )........................................35
1.6.3. Ảnh hưởng của tần số lưới điện f1 cấp cho động cơ :................................36
1.6.4. Ảnh hưởng của số đôi cực P .....................................................................38
1.6.5. Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng mạch stato......................................38
CHƯƠNG II : CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
CẤP LIỆU MÁY NGHIỀN THỨC ĂN CHĂN NUÔI...................................40
2.1. Các phương pháp khởi động động cơ...........................................................40
2.1.1. Mở máy trực tiếp động cơ điện rotor lồng sóc..........................................40
2.1.2. Hạ điện áp mở máy....................................................................................41
2.1.3. Nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện stator:..........................................41
2.1.4. Mở máy bằng phương pháp đổi nối Y - :................................................44
2.1.5. Mở máy bằng cách thêm điện trở phụ vào rotor.......................................46
2.2.6.Mở máy dùng bộ khởi động mềm (bộ điều áp xoay chiều).......................47
2.2.7. Mở máy dùng biến tần...............................................................................48
2.2. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ cấp liệu máy nghiền..............48
2.2.1

Điều chỉnh bằng cách thay đổi tần số nguồn f1......................................48

2.2.2.

Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp stator........................................49

CHƯƠNG III : TÌM HIỂU VỀ BIẾN TẦN....................................................53
3.1. Giới thiệu chung...........................................................................................53
3.2. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của biến tần.............................................55
3.2.1. Nguyên lý hoạt động của biến tần............................................................55
3.2.2. Sơ đồ khối..................................................................................................55
3.3. Chức năng của các khâu...............................................................................57
3.3.1Chỉnh lưu cầu một pha................................................................................57
3.3.2. Nghịch lưu điện áp ba pha.........................................................................58
3.4. Mục đích ứng dụng biến tần.........................................................................62
3.5. Một số lưu ý khi sử dụng biến tần..............................................................63
4


3.6. Giới thiệu về biến tần Veichi AC 70.............................................................64
3.6.1. Giới thiệu chung:.......................................................................................64
3.6.2. Các phím chức năng..................................................................................67
3.6.3. Các chỉ dẫn an toàn và những lưu ý khi làm việc với thiết bị..................68
Các chỉ dẫn an toàn.............................................................................................68
3.6.4. Các đầu vào ra:..........................................................................................69
3.6.5. Kết nối biến tần với động cơ.....................................................................72
3.6.6. Cài đặt các thông số cho biến tần Veichi AC 70........................................73
CHƯƠNG IV : TÍNH CHỌN BIẾN TẦN VÀ THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN ĐIỀU
KHIỂN KHỞI ĐỘNG MỀM CHO ĐỘNG CƠ CẤP LIỆU MÁY NGHIỀN....71
4.1. Đặt vấn đề:....................................................................................................71
4.2.Tính toán thiết kế chọn biến tần và thiết bị bảo vệ cho hệ thống khởi động
mềm

................................................................................................................72

4.2.1. Chọn biến tần.............................................................................................72
4.2.2. Tính toán chọn thiết bị bảo vệ đóng cắt:...................................................73
4.3. Thiết kế tủ điều khiển cho h ệ th ống khởi động mềm cho động cơ cấp liệu.......75
CHƯƠNG V: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP CỦA
ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG KHỞI ĐỘNG MỀM.........................................80
5.1. Mô tả bài khảo sát.......................................................................................80
5.1.1. Giới thiệu...................................................................................................80
5.1.2. Các thiết bị sử dụng trong bài khảo sát.....................................................80
5.2 . Khảo sát đặc tính điện áp và dòng điện khởi động của động cơ khi dùng
khởi động mềm....................................................................................................82
5.2.1 Mục đích, yêu cầu......................................................................................82
5.2.2. Nội dung thí nghiệm...............................................................................82
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...........................................................................89
I. Kết luận............................................................................................................89
II. Kiến nghị:.......................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................90

5


DANH MỤC BẢNG
Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật cơ bản của biến tần ( Xem ở phụ lục )..................76
Bảng 5.1 Các tham số cơ bản cho biến tần..........................................................83
Bảng 5.2 Kết quả đo dòng điện...........................................................................85
Bảng 5.2 Kết quả đo điện áp...............................................................................86

6

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Tủ điều khiển hệ thống dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi.........17
Hình 1.2 : Động cơ cấp liệu cho máy nghiền thức ăn chăn nuôi.........................17
Hình 1.3. Dây chuyền sản xuất chế biến thức ăn gia súc....................................17
Hình 1.4. Động cơ không đồng bộ rôto dây quấn.............................................18
Hình 1.5...............................................................................................................19
a) Mặt cắt ngang stato
Hình 1.6.

b) Lá thép kĩ thuật điện

c) Stato của động cơ.......19

(a) Sơ đồ bố trí ba cuộn dây stator....................................................20

(b) Dây quấn ba pha đặt trong rãnh.....................................................................20
Hình 1.7. Dây quấn rôto kiểu lồng sóc................................................................21
Hình 1.8. Hộp đấu dây quấn stato hình sao.........................................................22
Hình 1.9. Hộp đâu dây quấn stato theo hình tam giác.........................................23
Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ cấp liệu máy nghiền..........24
Hình 1.11. Sơ đồ thay thế đơn giản....................................................................26
Hình 1.12. a) Sơ đồ thay thế một pha động cơ không đồng bộ........................27
b) Sơ đồ thay thế rút gọn 1 pha động cơ không đồng bộ....................................27
Hình 1.13. Sơ đồ thay thế một pha động cơ cấp liệu máy nghiền......................28
Hình 1.14. Đặc tính dòng điện rôto....................................................................29
Hình 1.15. Đặc tính dòng điện stato của động cơ cấp liệu máy nghiền.............30
Hình 1.16. Đặc tính cơ của động cơ cấp liệu máy nghiền..................................33
Hình 1.17. Đặc tính cơ của động cơ cấp liệu máy nghiền khi giảm điện áp......34
cấp cho động cơ...................................................................................................34
Hình 1.18 a. Sơ đồ đấu dây

;

b. Đặc tính cơ.....................................35

Hình 1.19. Đặc tính cơ khi thay đổi tần số lưới điện f1 cấp cho động cơ.......36
Hình 1.20. Đặc tính cơ khi thay đổi số đôi cực của động cấp liệu máy nghiền 37
Hình 1.21. Động cơ cấp liệu máy nghiền với Rf và Xf trong mạch stato ........38
Hình 2.1: Sơ đồ đóng trực tiếp động cơ vào lưới điện........................................39
Hình 2.2 : Đường đặc tính M = f(s) ở các mức điện áp khác nhau.....................40
Hình 2.3 : Hạ điện áp mở máy bằng cuộn kháng................................................41
7


Hình 2.4 : Hạ áp mở máy bằng biến áp tự ngẫu..................................................42
Hình 2.5 : Mở máy bằng cách đổi nối Y - ........................................................44
Hình 2.6: Sơ đồ nối dây và đặc tính mômen khi thêm điện trở vào rotor để......45
mở máy................................................................................................................45
Hình 2.7: Mở máy hạ điện áp bằng bộ điều áp xoay chiều.................................46
Hình 2.8 : Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa momen và điện áp theo tần số theo
luật điều khiển U/f=const....................................................................................51
Hình 3.1: Sơ đồ khối của biến tần gián tiếp........................................................55
Hình 3.2: Sơ đồ mạch lực biến tần có đầu vào một pha và đầu ra 3 pha............55
Hình 3.3: Chỉnh lưu cầu một pha........................................................................57
Hình 3.4: Sơ đồ nghịch lưu điện áp ba pha........................................................58
0

Hình 3.5: Đồ thị dòng áp điện ra nghịch lưu và góc dẫn  180 ......................59
Hình 3.6: Sơ đồ thay thế trong quá trình chuyển mạch nghịch lưu điện áp ba pha
đấu tải sao............................................................................................................60

Hình 3.7. Biến tần veichi AC 70.........................................................................64
Hình 3.8. Kết nối các đầu vào ra của biến tần.....................................................70
Hình 3.9 Sơ đồ mạch chính của biến tần.............................................................71
Hình 3.10. Các tham số chuyển của biến tần......................................................72
Hình 4.1. Sơ đồ khối quy trình hoạt động của máy nghiền.................................71
Hình 4.1 Sơ đồ bố trí thiết bị và sơ đồ đấu dây của tủ điều khiển......................76
Hình 4.2: Sắp xếp các thiết bị bên trong tủ.........................................................77
Hình 4.3. Cách đấu dây tủ điều khiển.................................................................78
Hình 4.4. Tủ điều khiển ki lắp đặt xong..............................................................79
Hình 5.2 : Các thiết bị sử dụng trong bài khảo sát..............................................81
Hình 5.3: Lắp đặt bài thí nghiệm.........................................................................83
Hình 5.4 : Đồ thị dòng điện của động cơ khi dùng khởi động mềm...................86
Hình 5.5 : Đồ thị điện áp của động cơ khi dùng khởi động mềm.......................87

8


LỜI NÓI ĐẦU
Trong các ngành sản xuất công nghiệp nói chung và sản xuất chế biến thức
ăn chăn nuôi nói riêng, động cơ điện không đồng bộ được sử dụng khá phổ biến
trong các hệ thống truyền động, dây chuyền sản xuất bởi tính chất đơn giản và
tin cậy trong thiết kế chế tạo và sử dụng. Tuy nhiên khi sử dụng động cơ không
đồng bộ trong sản xuất đặc biệt với các động cơ có công suất lớn ta cần chú ý tới
quá trình khởi động động cơ do khi khởi động rotor ở trạng thái ngắn mạch, dẫn
đến dòng điện khởi động và momen khởi động lớn, nếu không có biện pháp khởi
động thích hợp có thể không khởi động được động cơ hoặc gây nguy hiểm cho
các thiết bị khác trong hệ thống điện.
Vấn đề khởi động động cơ điện không đồng bộ đã được nghiên cứu từ lâu với
các biện pháp khá hoàn thiện để giảm dòng điện và momen khởi động. Ngày
nay, công nghệ bán dẫn ngày càng phát triển, các thiết bị bán dẫn công suất lớn

ngày càng được sử dụng rộng rãi, với độ tin cậy ngày càng cao, có khả năng
điều khiển tốt. Sự ra đời của các bộ biến tần, bộ khởi động mềm đã giải quyết
những nhược điểm mà các phương pháp điều khiển truyền thống mắc phải. Việc
giảm điện áp đặt vào động cơ trong quá trình khởi động hoàn toàn có thể được
thực hiện một cách dễ dàng bằng việc điều khiển góc mở của van bán dẫn, làm
hạn chế dòng điện khởi động xuống còn 1.5 đến 3 lần dòng định mức, phụ thuộc
vào chế độ tải vì khi động cơ được đóng điện trực tiếp vào lưới điện dòng khởi
động của động cơ không đồng bộ sẽ rất lớn từ 5 đến 7 lần dòng định mức. Đồng
thời điều chỉnh tăng mômen mở máy một cách hợp lý, cho nên các chi tiết của
động cơ chịu độ dồn nén về cơ khí ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc an toàn cho
động cơ. Ngoài việc tránh dòng đỉnh trong khi khởi động động cơ, còn làm cho
điện áp nguồn ổn định hơn không gây ảnh hưởng xấu đến các thiết bị khác trong
lưới điện.

9


Xuất phát từ lý do trên và được sự hướng dẫn của cô TS. Nguyễn Xuân
Trường, chuyên ngành Hệ Thống Điện – Khoa Cơ Điện - Học viện Nông
Nghiệp Việt Nam em xin thực hiện đề tài :“ Nghiên cứu tính toán thiết bộ khởi
động mềm cho động cơ cấp liệu máy nghiền sử dụng biến tần trong dây
chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi ” làm đề tài tốt nghiệp của mình.

Nội dung của đề tài:
Ngoài lời mở đầu, phần kết luận và kiến nghị đề tài gồm 4 chương.
Chương I: Tổng quan về hệ thống dây chuyền chế biến thức ăn chăn
nuôi.Trong chương này nội dung nói đến tình hình chăn nuôi ở Việt Nam, giới
thiệu chung về hệ thống chế biến thức ăn chăn nuôi và khái quát chung về động
cơ cấp liệu máy nghiền thức ăn chăn nuôi ở nước ta.
Chương II : Các yêu cầu và các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ cấp

liệu máy nghiền thức ăn gia súc. Ở chương này tìm hiểu và giới thiệu về các
yêu cầu và phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ cấp liệu máy nghiền
Chương III: Tìm hiểu về biến tần. Ở chương 3 ta sẽ tìm hiểu về biến tần cũng
như ứng dụng của nó trong sản xuất
Chương IV: Tính chọn thiết kế bộ khởi động mềm cho động cơ cấp liệu máy
nghiền.
Chương V: Khảo sát đặc tính dòng điện và điện áp của động cơ khi sử dụng
khởi động mềm
Kết luận và kiến nghị

10


CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾN
THỨC ĂN CHĂN NUÔI
1.1.

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾN THỨC

ĂN CHĂN NUÔI
1.1.1.Khái quát
Chăn nuôi là một ngành chính trong sản xuất nông nghiệp. Sản phẩm chăn
nuôi không chỉ phục vụ trực tiếp nhu cầu của con người hàng ngày về thịt, trứng,
sữa, … mà còn xuất khẩu đem lại nguồn thu lớn. Tuy nhiên hiện nay giá trị của
ngành chăn nuôi mới chiếm 21- 22% tổng giá trị sản xuất nông nghiệp. Giá thành
của các sản phẩm chăn nuôi cao hơn các nước trong khu vực 15- 20% , do vậy ảnh
hưởng trực tiếp đến đời sống của người dân và ảnh hưởng đến xuất khẩu. Để đưa
chăn nuôi trở thành một nghành chính theo tinh thần nghị quyết của Đảng và
Chính phủ, ngoài vấn đề con giống cần đặc biệt quan tâm đến vấn đề sản xuất,
chế biến thức ăn chăn nuôi, nhất là thức ăn công nghiệp.

Thực tế thời gian qua, mặc dù đã đạt được những thành tích đáng ghi nhận
nhưng nhìn chung chất lượng thức ăn chăn nuôi ở nước ta còn thấp và không ổn
định, giá thành lại cao. Hiện tại giá thức ăn chăn nuôi ở nước ta cao hơn các
nước trong khu vực từ 15- 20% và là một trong những nguyên nhân chính làm
tăng giá các sản phẩm chăn nuôi.
Để nâng cao và ổn định chất lượng, giảm giá thành thức ăn chăn nuôi, ngoài
việc nâng cao năng suất, sản lượng nguyên liệu cần quan tâm thích đáng đến
công nghệ và hệ thống thiết bị chế biến thức ăn chăn nuôi [1]
Công nghệ chế biến TACN ở các nước phát triển đã trải qua hang trăm năm
kinh nghiệm và đạt đến sự hoàn hảo của công nghệ và thiết bị. Đó là các nước
Mỹ, Hà Lan, Thụy Sĩ, Pháp, Đức, Nhật, Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan… với
các tập đoàn, công ty nổi tiếng như: CPM, Van Aersen, Buller, Stolz, Himel,
Salmateg, Triumph, Jiangsu Zhengchang, Yeong Minh… Các công ty trên đã
11


chế tạo nhiều dây chuyền chế biến TACN với thiết bị đồng bộ, khép kín từ khi
nguyên liệu vào cho đến khi ra sản phẩm, có mức độ tự động hóa rất cao, các
thực đơn cho từng loại vật nuôi được điều khiển bằng máy tính. Tất cả các công
đoạn, thiết bị cũng như hoạt động của hệ thống dây chuyền sản xuất đều được
điều khiển tự động, quản lý, giám sát tại trung tâm điều khiển.
Hiện nay, các dây chuyền chế biến TACN do Việt Nam chế tạo và lắp đặt có
mức độ tự động chưa cao và hầu hết đều được điều khiển bằng tay, tốn nhiều
nhân công vận hành, giám sát. Mặt khác sự hoạt động của dây chuyền thiếu
đồng bộ, kém ổn định dẫn đến chất lượng sản phẩm không đồng đều. Nghiên
cứu ứng dụng hệ thống giám sát, điều khiển và tự động hóa các khâu trong dây
chuyền chế biến TACN là rất cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn [2]
Sau đây là ví dụ quá trình hoạt động và điều khiển tự động dây chuyền
chế biến thức ăn chăn nuôi – 5 tấn/h :

HOẠT ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG DÂY CHUYỀN CBTĂCN - 5 TẤN/H

12


Hoạt động của dây chuyền CBTAGS 5 tấn/h theo mẻ 1000Kg như sau:
* Nguyên liệu được cấp vào phễu 2, được vít tải 3, gần tải 5 chuyển lên máy
làm sạch sơ bộ 6. Sau đó được phân phối vào thùng đã định, mỗi nguyên liệu
chứa ở một thùng. Khi đầy sensor mức phát tín hiệu ngừng hoạt động có độ trễ
nhất định dừng vít 3 sau đó là gầu 5, làm sạch 6. Thời gian trễ được xác định
thông qua thử nghiệm. Tại phễu của gầu tải 5 có lắp nam châm vĩnh cửu 4 tách
các tạp chất kim loại ra khỏi nguyên liệu. Trong chế biến nguyên liệu ở thùng
nào hết (8 thùng) sensor mức sẽ báo tín hiệu về trung tâm điều khiển. Người
điều khiển sẽ ra lệnh cấp liệu vào thùng đó, công nhân vận chuyển nguyên liệu
đến phễu 2, đồng thời bộ phận điều khiển tự động điều khiển ống phân phối liệu
về thùng tương ứng. Khi ống phân phối đã hướng về đúng vị trí, sàng 6 khởi
động, sau 15 – 20s gầu 5 hoạt động và sau 15 - 20s đến vít 3. Như vậy, công
việc chuẩn bị cho tiếp liệu đã hoàn tất và công nhân bắt đầu đổ nguyên liệu vào
phễu 2.
Định lượng nguyên liệu cần nghiền cho một mẻ chế biến rất quan trọng, sai
số cho phép ở đây là ± 0,5%. Nguyên lý được chọn là hệ thống cân cộng dồn
như sau: với tỷ lệ các thành phần đã định, cân từng loại nguyên liệu theo trình tự
loại nhiều trước, loại ít sau, những loại khó nghiền (bột cá) được cân ở khoảng
giữa. Trước khi cân hai van xả ở đáy cân được đóng kín. Trong khi cân trên màn
hiển thị cần hiển thị hai tham số: trọng lượng từng loại nguyên liệu trong quá
trình cân và trọng lượng tổng của mẻ. Cân nguyên liệu nào, vít tải ở đáy thùng
nguyên liệu đó hoạt động cấp nguyên liệu vào cân. Dự tính 90% thời gian (trọng
lượng) vít tải hoạt động bình thường, 10% còn lại vít tải chạy, dừng 2 - 3 lần. Cụ
thể sẽ xác định qua thực nghiệm. Cân xong một mẻ (với trễ  15s) van xả đáy
cân mở, toàn bộ hỗn hợp tự chảy xuống phễu 15. Thời gian xả nguyên liệu

khoảng 25- 30s. Xả xong van xả đóng lại và tiếp tục cân cho mẻ tiếp theo.
Nguyên liệu ở phễu 15 được vít tải 16, gầu tải 17 cấp lên thùng chứa 20 chuẩn bị
nghiền. Ở đây có 2 thùng, muốn cấp liệu vào thùng nào thì mở van hai ngả 21
13


hướng vào thùng đó. Hệ thống hoạt động liên tục, cần tính năng suất của vít tải
16 và gầu tải 19 sao cho nguyên liệu ở thùng 15 vừa hết xong là lúc cân cộng
dồn 14 cân xong một mẻ với thời gian trễ 15 - 20s.
* Quá trình nghiền như sau: Van trượt 22 ở một trong hai thùng 20 (đã
được nạp đầy cho một mẻ chế biến) mở, nguyên liệu từ thùng qua bộ phận cấp
liệu 23 cấp vào máy nghiền phụ thuộc vào dòng định mức của động cơ nghiền
để điều khiển tốc độ quay của cơ cấu cấp liệu thông qua biến tần. Nếu dòng điện
cao hơn định mức thì tự động điều chỉnh bộ phận cấp liệu quay chậm lại và
ngược lại. Để nguyên liệu ra khỏi buồng nghiền dễ dàng và giảm bụi, một luồng
không khí được hút qua máy nghiền nhờ quạt gió 26 và thiết bị lọc bụi 25. Để
đảm bảo cho hệ thống gió ổn định có trang bị hệ thống rũ bụi tự động. Cứ 18 20s lại mở các van điện từ để không khí dưới áp suất cao thổi vào 2/16 túi vải.
Thổi từng đôi túi vải một, hết đôi này đến đôi khác, hết vòng lại quay ngược lại.
Trên máy nghiền có hai thùng chứa, thùng này đang xả nguyên liệu xuống máy
nghiền thì thùng kia tiếp nhận nguyên liệu từ cân định lượng. Khi nghiền hết
nguyên liệu ở thùng này thì cũng vừa cấp xong nguyên liệu cho thùng kia với
một độ trễ nhất định.
Yêu cầu độ nhỏ sản phẩm ở các công thức chế biến khác nhau, nên thời gian
nghiền cũng thay đổi. Để không bị lẫn nguyên liệu từ mẻ nọ sang mẻ kia cần có
sự ràng buộc giữa sự đóng mở van 22 với sự đóng mở các van xả dưới thùng
cân. Tức phải có tín hiệu van 22 của một thùng vừa hết nguyên liệu liệu xong,
van hai ngả 21 hướng vào thùng đó thì van xả dưới cân 14 mới được tự mở. Sau
nghiền nguyên liệu xuống thùng 28 và được vít tải 29, gầu tải 30 chuyển lên
thùng chứa 31. Đồng thời, các nguyên liệu không cần nghiền được cấp thủ công
vào gầu tải 30 để chuyển lên thùng chứa 31.

Quá trình trộn như sau: van xả 33 của một trong hai thùng 31 mở, nguyên
liệu từ thùng xuống máy trộn 36 (thời gian xả  30s). Xả xong van xả 33 đóng
lại và chờ khi nào thùng bên kia chứa xong một mẻ nghiền, van hai ngả 32
14


hướng nguyên liệu của mẻ tiếp vào thùng vừa xả hết. Sau khi nguyên liệu xả hết
xuống máy trộn khoảng 30s khối vi lượng được hệ thống định lượng 34 cấp vào
máy trộn, sau đó khoảng 30s hệ thống cấp dầu tự động cấp lượng dầu đã định
lượng vào máy trộn. Quá trình trộn tiếp tục đến khi đạt yêu cầu (sau khi cấp dầu
xong trộn thêm khoảng 4-5’). Trộn xong van xả đáy máy trộn mở, sản phẩm
được xả xuống thùng chứa 38 (~ 30s). Xả xong, van xả đóng lại. Sau 10-15s thì
cửa 33 của thùng 31 (thùng khác) mở để tiếp tục cho mẻ trộn khác.
TAGS dạng bột ở thùng 38 được vít 39 và gầu tải 41 chuyển đến thùng chứa
43 để đóng bao hoặc thùng chứa 44 để ép viên. Việc điều phối này được thực
hiện theo yêu cầu sản xuất thông qua van hai ngả 42. Thùng 44 có dung tích 15
m3, chứa khoảng 10 tấn bột. Như vậy cùng lúc dây chuyền sản xuất 2 loại sản
phẩm bột và viên.
* Quy trình sản xuất thức ăn viên như sau: bột từ thùng chứa 44 được vít
tải cấp liệu của máy ép viên 46 cấp vào thiết bị trộn hơi ẩm và từ đó xuống máy
ép viên. Vít tải cấp liệu của máy ép viên được điều khiển vô cấp phụ thuộc vào
năng suất của máy ép viên. Viên sau ép được đưa vào thiết bị làm mát 48 qua
van chặn khí 47. Tại đây, thông qua mức trên và dưới viên được lưu lại trong
thiết bị làm mát 10 – 15’. Tức là khi lượng viên trong thiết bị làm mát đến mức
trên, sensor mức trên ra tín hiệu xả viên, khi lượng viên đến mức dưới sensor
mức dưới ra tín hiệu ngừng xả viên.
Viên sau khi được làm mát theo yêu cầu sản xuất có thể: Đưa qua máy bẻ
viên 51 làm nhỏ viên, sau đó được gầu tải 52 đưa lên sàng phân loại 53. Mảnh to
và bột đưa quay trở lại máy bẻ và máy ép viên, sản phẩm đạt yêu cầu đưa xuống
thùng chứa 54. Viên không đưa qua máy bẻ viên, lúc này điều khiển (bằng khí)

tấm hướng liệu trong máy ép viên để viên ra ngoài không đi vào giữa hai quả lô
bẻ viên nữa. Sau đó, viên được gầu tải 52 lấy đưa lên sàng phân loại 53. Sản
phẩm của dây chuyền được đóng bao 5, 25 và 50kg bằng các máy đóng bao.

15


*Yêu cầu kỹ thuật:
1. Các máy trong dây chuyền được điều khiển tự động tại trung tâm điều
khiển hoặc điều khiển bằng tay riêng rẽ tại vị trí của các máy.
2. Các máy được điều khiển liên động theo quy trình công nghệ.
3. Các van đóng mở có lắp công tắc hành trình thông báo van đã đóng
kín khít, khi đó máy mới được hoạt động.
4. Tại một số máy chính: nghiền, trộn, ép viên, làm mát có lắp công tắc
hành trình tại các cửa quan sát để đảm bảo an toàn. Máy chỉ khởi động khi của
đã đóng khít.
5. Mọi sự cố, hoặc tác động của các công tắc hành trình làm dây chuyền
không khởi động được đều được hiển thị trên sơ đồ để người điều khiển biết
được sự cố tại đâu.
6. Chương trình điều khiển có chức năng lưu và mã hoá công thức chế
biến, khi cần gọi ra là sản xuất được ngay nhưng cũng có thể can thiệp để thay
đổi công thức.
7. Phải có chức năng phục vụ việc quản lý, lưu trữ số liệu, xử lý công
việc kinh doanh một cách có hiệu quả như biết được khối nguyên liệu trong từng
mẻ chế biến trong một ca, khối lượng sản phẩm, sai số thực tế trong quá trình
cân.
8. Tự đông phối hợp các công đoạn sản xuất một cách hiệu quả. Việc
chọn chế độ làm việc các máy sao cho khoảng thời gian chuyển đổi từ mẻ này
sang mẻ kia là ít nhất. Tức là có thể can thiệp để điều khiển lại thời gian làm
việc cho từng máy.

16


Một số hình ảnh thực tế

Hình 1.1: Tủ điều khiển hệ thống dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi

Hình 1.2 : Động cơ cấp liệu cho máy nghiền thức ăn chăn nuôi

Hình 1.3. Dây chuyền sản xuất chế biến thức ăn chăn nuôi

17


TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ CẤP LIỆU MÁY NGHIỀN THỨC ĂN

1.2.

GIA SÚC
1.2.1. Khái quát chung:
Động cơ cấp liệu máy nghiền là động cơ không đồng bộ, được ứng dụng
rộng rãi trong công nghiệp từ công suất nhỏ đến công suất trung bình. Chiếm tỉ
lệ lớn so với động cơ khác, nhờ những ưu điểm :
- Động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn dễ chế
tạo,vận hành an toàn, tin cậy giảm chi phí vận hành sửa chữa.
- Sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha, không cần tốn kém các
thiết bị biến đổi.
- Được khai thác hết tiềm năng nhờ sự phát triển của công nghiệp chế tạo
bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử

1.2.2. Cấu tạo động cơ không đồng bộ
Động cơ không đồng bộ gồm hai phần chính : Phần tĩnh và phần quay

2
1
1- Quạt làm mát
4
3

2- Hộp đấu dây
3- Vỏ máy
4- Stato

5

5- Chân đế lắp
cố định
6

6- Rôto

Hình 1.4. Động cơ không đồng bộ rôto dây quấn

18


1.2.2.1. Phần tĩnh
Gồm vỏ máy lõi thép và dây quấn.
a. Vỏ máy: Để bảo vệ và giữ chặt lõi thép stato và không dùng để dẫn từ. Vỏ
máy làm bằng nhôm (máy nhỏ) hoặc bằng gang, thép đối với (máy lớn). Vỏ máy

có chân đế cố định máy trên bệ, hai đầu có nắp máy để đỡ trục rôto và bảo vệ
dây quấn
b. Lõi thép stato: Do nhiều lá thép kĩ thuật điện đã dập sẵn, ghép cách điện với
nhau chiều dày các lá thép thường từ 0.35 mm đến 0.5mm phía trong có các
rãnh đặt dây quấn. Mỗi lá thép kĩ thuật được sơn cách điện với nhau để giảm
tổn hao do dòng điện xoáy gây lên. Nếu lá thép ngắn thì có thể ghép lại thành
một khối. Nếu lá thép quá dài thì ghép lại thành các thếp, mỗi thếp dài từ 6 cm
đến 8 cm, cách nhau 1 cm để thông gió

stato

Hình 1.5

a) Mặt cắt ngang stato

b) Lá thép kĩ thuật điện

c) Stato của động cơ

c. Dây quấn: Được đặt trong lõi các rãnh của lõi thép, xung quanh dây quấn có
bọc lớp cách điện để cách điện với lõi thép. Với động cơ không đồng bộ ba pha
các pha dây quấn đặt cách nhau 1200 điện

19


Hình 1.6.

(a) Sơ đồ bố trí ba cuộn dây stator.
(b) Dây quấn ba pha đặt trong rãnh.

1.2.2.2 Phần quay
Gồm lõi thép, trục và dây quấn
a. Lõi thép rôto: Cũng gồm các lá thép kĩ thuật điện ghép lại giống ở stato. Lõi
thép được ép trực tiếp lên trục, bên ngoài có sẻ rãnh để đặt dây quấn
b. Trục máy: Được làm bắng thép, có gắn lõi thép rôto. Trục được đỡ trên nắp
máy nhờ ổ lăn hay ổ trượt
c. Dây quấn: Tuỳ theo động cơ không đồng bộ mà ta chia ra rôto dây quấn hay
rôto lồng sóc.
+ ) Rôto kiểu dây quấn: Rôto dây quấn có kiểu giống như dây quấn stato và
có số cực bằng số cực ở stato. Trong động cơ trung bình và lớn dây quấn được
quấn theo kiểu sóng hai lớp để bớt được các đầu nối, kết cấu dây quấn chặt chẽ.
Trong động cơ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn ba pha
của động cơ thường đấu hình sao, ba đầu ra của nó nối với ba vòng trượt bằng
đồng thau gắn trên trục của rôto. Ba vòng trượt này cách điện với nhau và với
trục, tỳ trên ba vòng trượt là ba chổi than. Thông qua chổi than có thể đưa điện
trở phụ vào mạch rôto, có tác dụng cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc
độ, hệ số công suất được thay đổi.
+) Rôto lồng sóc: Kết cấu rất khác với dây quấn stato các dây quấn là các
thanh đồng hay thanh nhôm đặt trên các rãnh lõi thép rôto. Hai đầu các thanh
20


dẫn nối với các vòng đồng hay nhôm gọi là vòng ngắn mạch. Như vậy dây quấn
rôto hình thành một cái lồng quen gọi là lồng sóc.

Hình 1.7. Dây quấn rôto kiểu lồng sóc
Ngoài ra dây quấn lống sóc không cần cách điện với lõi thép rãnh rôto có
thể làm thành dạng rãnh sâu hoặc thành hai rãnh gọi là lồng sóc kép dùng cho
máy có công suất lớn để cải thiện tính năng mở máy. Với động cơ công suất nhỏ

rãnh rôto thường đi chéo môt góc so tâm trục.
1.2.3. Khe hở không khí
Giữa phần tĩnh và phần quay là khe hở không khí, khe hở rất ít thường là
( 0,2 mm đến 1mm), do rôto là khối tròn nên rôto rất đều. Mạch từ động cơ
không đồng bộ khép kín từ stato sang rôto qua khe hở không khí. Khe hở không
khí càng lớn thì dòng từ hoá gây ra từ thông cho máy càng lớn hệ số công suất
càng lớn .
1.2.4. Những đại lượng ghi trên động cơ
Công suất định mức Pđm là công suất cơ hay công suất điện máy đưa ra
Điện áp định mức Uđm và dòng điện định mức Iđm
VD: Trên nhãn máy có ghi

/Y 220V/380V_ 8/4.6A ta sẽ hiểu như sau khi

điện áp lưới điện là 220V thì ta nối dây quấn stato theo hình 
Dòng điện định mức là 8 A. Khi điện áp lưới điện là 380V thì ta đấu dây quấn
stato theo hình Y ,dòng điện định mức là 4.6 A.
21


Hệ số công suất định mức : cosđm
Tốc độ quay định mức nđm (vòng/ phút )
Tần số định mức fđm (Hz)
1.3. Cách đấu dây của động cơ.
Tuỳ theo điện áp của lưới điện mà ta đấu dây stato theo hình Y hay hình .
Mỗi động cơ điện ba pha gồm có ba dây quấn pha. Khi thiết kế người ta đã quy
định điện áp định mức cho mỗi dây quấn. Động cơ làm việc phải đúng với điện
áp quy định ấy. Để thuận tiện cho việc đấu động cơ, người ta ký hiệu 6 đầu dây
của ba dây cuốn động cơ AX, BY, CZ và đưa 6 đầu dây nối ra 6 bu lông (1….6)
ở hộp dây trên vỏ động cơ .

Cách đấu 6 đầu dây như thế nào để điện áp vào động cơ luôn là định mức
- Động cơ ba pha có điện áp định mức cho mỗi pha dây quấn là 220V (U P =
220V ) ,trên nhãn động cơ ghi là  / 220V/380V .
Nếu động cơ làm việc ở mạng điện có U d = 380V, thì động cơ phải đấu theo
hình sao (Y). Muốn nối hình sao ta nối ba điểm cuối của pha với nhau tạo thành
điểm trung tính. Ba điểm đầu nối với nguồn
Cách đấu như hình vẽ :

Hình 1.8. Hộp đấu dây quấn stato hình sao
Trong cách nối hình Y
Id = Ip

;

Ud = 3 Up

22


Khi đó điện áp vào mỗi dây quấn là : U p =

380
220 V bằng đúng điện áp quy
3

định.
- Trường hợp động cơ làm việc ở mạng điện có điện áp 220V thì động cơ phải
đấu theo hình ∆. Muốn nối hình tam giác, ta lấy đầu pha này nối với cuối của
pha kia. Cách nối tam giác không có dây trung tính .

Hình 1.9. Hộp đâu dây quấn stato theo hình tam giác
Trong cách nối tam giác
Ud = Up
Id = 3 Ip
Khi đó điện áp vào mỗi dây quấn là 220V
1.4. Nguyên lý làm việc của động cơ cấp liệu máy nghiền
Khi nối dây quấn stato vào lưới điện xoay chiều ba pha, hệ thống dòng xoay
chiều ba pha chạy vào dây quấn sẽ sinh ra từ trường quay với tốc độ:
1 =

2 f 1
p

Trong đó: f1 : tần số dòng trong dây quấn stato
p : số đôi cực
Từ trường quay quét qua các thanh dẫn rôto cảm ứng trong dây quấn rôto
sức điện động E2 sinh ra dòng điện I2 chạy trong dây quấn. Chiều của I2 xác
định theo quy tắc bàn tay phải. Dòng I2 nằm trong từ trường quay sẽ chịu lực tác
23


dụng tương hỗ tạo thành mô men M tác dụng lên rôto làm nó quay với tốc độ n
theo chiều quay từ trường (dùng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực
và do đó chiều của mômen M tác dụng lên rôto ).

Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ cấp liệu máy nghiền
Tốc độ rôto (n) không bao giờ lớn được bằng tốc độ từ trường quay (n 1)
mà phải nhỏ hơn, có như vậy mới có sự chuyển động tương hỗ giữa tốc độ từ
trường và rôto, vì vậy duy trì được dòng I2 và mômen M. Do tốc độ của quay của
rôto nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường nên gọi là động cơ không đồng bộ

Giữa tốc độ từ trường và tốc độ rôto có liên quan qua tỉ lệ
s=

 

1

s – hệ số trượt. Hệ số trượt thường từ ( 0,02- 0,06 )

1

1.5 Sơ đồ thay thế động cơ và phương trình đặc tính cơ
1.5.1. Sơ đồ thay thế
Ta thấy rằng nếu ghìm lại không cho rôto quay thì động cơ điện ba pha hoàn
toàn giống máy biến áp ba pha, dây quấn rôto hoàn toàn giống dây quấn thức
cấp của máy biến áp. Do vậy từ trường quay sẽ cảm ứng trong nó sức điện động
cùng tần số với sức điện động trong dây quấn stato và có giá trị hiệu dụng.

E 20 4.44 f 1W2max K dq 2
Trong đó:
f1 : Tần số dòng điện phía stato
W2 : Số vòng trong lõi thép dây quấn
24


max : Từ thông trong dây quấn
K dq 2 : Hệ số dây quấn stato

Trong đó E20 là trị số hiệu dụng của sức điện động trong 1 pha dây quấn rôto khi
nó đứng yên.

Khi roto quay với tốc độ n thì từ trường chỉ quay với tốc độ là: n1 – n = sn1
Tần số lúc đó là:

Vậy

f2 = sf1

Sức điện động cảm ứng trong dây quấn rôto khi nó quay là:

E 2 S 4.44 f 2W2max K dq 2

Với f2 = sf1

Vậy ta có E2S = sE20
Mặt khác dòng điện chạy trong dây quấn rôto do sức điện trong dây quấn
sinh ra, ngoài việc gây nên từ trường quay rôto nó còn gây nên từ thông tản Ф?T
biến thiên cùng tần số với dòng điện. Khi rôto đứng yên sức điện động tản rôto
có cùng tần số f và được đặc trưng bằng điện áp rơi trên điện kháng tản XT2
XT2 = LT2 = 2 fLT2
Khi rôto quay sức điện động tản rôto có tần số f 2 được đặc trưng bằng điện
áp rơi trên kháng tản XT2s trong dây quấn rôto
Ta có XT2s= 2LT2 = 2 sLT2
Ta thấy rằng trong dây quấn rôto có tần số f 2 phụ thuộc vào tốc độ quay. Khi
rôto quay thì điện kháng tản trong dây quấn rôto lớn gấp s lần điện kháng tản
dây quấn rôto khi nó đứng yên
Ta có sơ đồ thay thế đơn giản:

25