Tủ khởi động động cơ 3 pha theo phương pháp đổi nối Y/Δ

1. Yêu cầu bài toán

Tính chọn và thiết kế mạch khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha bằng phương pháp đấu nối Sao (Y) – Tam giác (Δ). Có bảo vệ quá tải cho mạch điện. Biết cấp điện áp 380/400V.

2. Tính chọn thiết bị

2.1. Tính chọn contactor

Hình 1. Tra catalogue để chọn contactor theo dòng điện.

***Lưu ý: Khi chọn contactor ta cần chọn cấp điện áp và tần số hoạt động của cuộn hút tương ứng với cấp điện áp điều khiển sử dụng.

Ở đây, mạch điều khiển của ta sử dụng điện áp Uđm=220VAC lấy từ một dây pha và dây trung tính, nên ta sẽ chọn cuộn hút như sau:

Hình 2. Tra Catalogue chọn coil cho contactor.

Hình 3. Contactor MC-9b.

2.2. Chọn relay nhiệt

Do dòng điện đi qua nhánh chính của mạch vào khoảng 5,07 (A), nên ta cần chọn relay nhiệt có dải bảo vệ nằm trong phạm vi này.

Tra catalogue ta chọn relay nhiệt có mã MT-32 với dải bảo vệ 4 – 6 (A) của hãng LS như sau:

Hình 4. Tra catalogue để chọn Relay nhiệt.

***Lưu ý: Khi chọn relay nhiệt ta cần đảm bảo chúng tương thích với contactor đã chọn.

Hình 5. Relay nhiệt MT-32

2.3. Chọn cầu chì

Ta chọn cầu chì để bảo vệ ngắn mạch cho đèn báo, ta chọn vỏ cầu chì là DF81 (25A).

Tra Catalog, ta chọn được cầu chì:

Hình 6. Tra catalog, ta chọn vỏ đựng cầu chì 25A.

Hình 7. Chọn cầu chì bảo vệ cho đèn báo pha.

  • Chọn ruột cầu chì: Ta có dòng điện định mức 2A, dùng để bảo vệ các đèn báo pha.

Hình 8. Dựa vào catalog, ta chọn ruột cầu chì có dòng 2A.

Hình 9. Chọn ruột cầu chì cho mạch điện DF2.

2.4. Chọn MCB cho mạch động lực 

Ta có dòng điện định mức của động cơ là Iđm = 8,78 (A). Với dòng điện MCB vào khoảng (1 ~ 1,4).Iđm ta có:  IMCB = 1,3.8,78 ≈ 11,41 (A).

Vì động cơ là tải cảm AC-3 nên ta phải chọn MCB có đặc tính tải loại C.

Tra catalogue ta có thể chọn MCB có mã BKN 3P C13A của LS. Tuy nhiên, thị trường Việt Nam không phân phối MCB loại này, do đó ta phải chọn tăng lên một cấp.

Ta chọn MCB có mã BKN 3P C16A với dòng định mức 16A.

Hình 10. Tra catalog chọn MCB cho mạch động lực.

Do mạch chỉ bao gồm 1 động cơ nên dòng định mức của toàn mạch tương đương với mạch động lực. Do đó, ta có thể chọn MCB tổng để đóng – cắt nguồn cho mạch tương tự như MCB của mạch động lực. 

2.5. Chọn MCB cho mạch điều khiển

Do thiết bị trên mạch điều khiển không có quá nhiều thiết bị, nên ta có thể chọn MCB 1P của LS có mã BKN 1P C6A để bảo vệ ngắn mạch và đóng – cắt nguồn cho mạch điều khiển.

Hình 11 . Tra catalogue chọn MCB cho mạch điều khiển

2.5. Chọn Relay thời gian (Timer)

Do yêu cầu khởi động động cơ theo phương pháp đổi nối Y/Δ nên ta sẽ chọn timer Y/Δ chuyên dụng của hãng Selec có mã 800SD-2-230.

Hình 12. Timer Y/Δ 800SD-2-230

***Lưu ý:

  • Đảm bảo rằng timer của mạch Y/Δ có thời gian delay khi thực hiện chuyển mạch từ Y → Δ tối thiểu 50ms. 
  • Sử dụng phương pháp khóa chéo bằng tiếp điểm giữa contactor Y và Δ để tránh hiện tượng ngắn mạch khi contactor Y không nhả kịp.

2.6. Chọn đèn báo

Khi chọn đèn báo ta dựa vào điện áp, ở đây ta sử dụng điện áp 220VAC, tần số 50/60 Hz cho đèn báo.

Tra catalog, ta được:

Hình 14. Tra catalogue để chọn đèn báo.

2.6.1. Đèn xanh (Green)

Hình 15. Đèn báo màu xanh lá – XB7EV03MP.

2.6.2. Đèn đỏ (Red)

Hình 16. Đèn báo màu đỏ – XB7EV04MP.

2.6.3. Đèn vàng (Yellow)

Hình 17. Đèn báo màu vàng – XB7EV05MP.

2.7. Chọn nút nhấn

Khi chọn nút nhấn ta dựa vào chức năng mà ta muốn sử dụng.

2.7.1. Nút ESTOP (Emegency Stop): 1 NO + 1 NC

Tra Catalog, ta chọn nút nhấn (ESTOP) để dừng khẩn cấp mạch điều khiển khi xảy ra sự cố.

Hình 18. Tra catalogue để chọn nút nhấn dừng khẩn cấp (ESTOP).

Hình 19. Chọn nút nhấn dừng khẩn – XB5AS8445.

2.7.2. Nút nhấn START: 1 NO

Tra catalogue, ta chọn nút nhấn ON và OFF như sau:

Hình 20. Chọn nút nhấn ON – OFF.

⇒ Ta chọn nút nhấn ON (Green) có mã XB4BA31.

Hình 21. Chọn nút nhấn ON – XB4BA31.

2.7.3. Nút nhấn OFF: 1 NC

Hình 22. Chọn nút nhấn OFF – XB4BA42.

2.8. Chọn dây cáp

2.8.1. Chọn cáp cho mạch động lực

Với dòng điện định mức là Iđm = 8,78A. Ta có thể áp dụng tiêu chuẩn IEC-60439 để chọn dây dẫn theo mật độ dòng điện cho phép như sau:

Hình 23. Tính chọn dây cáp mạch động lực.

***Lưu ý: Nên sử dụng dây dẫn điện loại đơn mềm để dễ dàng thi công, lắp đặt.

2.8.2. Chọn cáp cho mạch điều khiển

Ta chọn dây cáp cho mạch điều khiển có tiết diện 0,75 mm2.

Catalogue tham khảo:

Xem chi tiết

3. Thiết kế sơ đồ nguyên lý bằng phần mềm CADe SIMU

4. Sơ đồ nguyên lý

4.1. Mạch động lực

Hình 24. Mạch động lực.

Các phần tử có trong mạch động lực:

  • 1F5 & 2F4: MCB 3 pha, cấp nguồn cho mạch động lực.
  • 3K2: Contactor, điều khiển dòng điện vào động cơ, hệ thống sẵn sàng hoạt động.
  • 3K3: Contactor, điều khiển động cơ chạy theo kiểu Sao (Y). 
  • 3K4: Contactor, điều khiển động cơ chạy theo kiểu tam giác (Δ).
  • 2F4.1: Relay nhiệt, bảo vệ quá tải cho động cơ.
  • 1F3, 1F3.1, 1F4: Cầu chì bảo vệ các đèn báo pha 1P3, 1P3.1, 1P4.

4.2. Mạch điều khiển

Hình 25. Mạch điều khiển .

Các phần tử có trong mạch điều khiển:

  • 3F2: MCB 1 pha, Cấp nguồn cho mạch điều khiển.
  • 3S2: Nút nhấn khẩn cấp ESTOP (Emergency Stop), dừng động cơ khi có sự cố phải dừng khẩn cấp.
  • 3S2.1: Nút nhấn dừng (STOP), dừng động cơ tạm thời.
  • 3S2.2: Nút nhấn khởi động (START), khởi động động cơ.
  • 3K5:Timer Y/Δ, định thời gian để động cơ chuyển từ Y(Star) sang Δ(Delta).
  • 3P6: Đèn báo động cơ đang hoạt động (Δ).
  • 3P7: Đèn báo động cơ đang gặp sự cố quá tải.

5. Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch điện

  • Đóng 1F5 & 2F4 cấp điện cho mạch động lực; đóng 3F2 cấp điện cho mạch điều khiển.
  • Nhấn nút khởi động 3S2.2 (START) dòng điện xuống cuộn hút 3K2 (A1-A2) làm tiếp điểm thường hở 3K2 (13-14) đóng lại, lúc này 3K2 (13-14) trở thành tiếp điểm duy trì dòng điện cung cấp cho 3K2 (A1-A2) và 3K5 (A1-A2).
  • Khi cuộn hút timer Y/Δ được cấp điện, tiếp điểm định thời 3K5 (15-18) đóng lại, lúc này cuộn hút 3K3 (A1-A2) được cấp điện, động cơ khởi động ở chế độ Y.
  • Sau khi timer đếm xong thời gian t1, tiếp điểm 3K5 (15-18) mở ra làm cho các tiếp điểm chính của contactor Y 3K3 cũng mở ra.
  • Tiếp đến, khi timer đếm xong thời gian t2, tiếp điểm 3K5 (25-28) đóng lại, lúc này nếu contactor Y 3K3 đã nhả ra hoàn toàn thì tiếp điểm NC 3K3 (31-32) đóng lại, cuộn hút contactor Δ 3K4 (A1-A2) được cấp điện, động cơ hoạt động ở chế độ Δ, đèn báo 3P6 sáng.
  • Nhấn nút dừng S2, động cơ sẽ tự dừng lại theo quán tính.
  • Khi xảy ra sự cố quá tải:

+  Tiếp điểm thường đóng 2F4.1 (95-96) của Relay nhiệt hở ra ngắt điện toàn mạch điều khiển.

+ Tiếp điểm thường hở 2F4.1 (97-98) đóng lại cấp điện cho đèn báo 3P7 báo hiệu động cơ đang gặp sự cố.

6. Thiết kế tủ điện trên phần mềm EPLAN Electric P8

Layout 3D cho tủ điện

Hình 26. Layout 3D tủ điện.

Hình 27.Layout panel 3D

Bản vẽ tham khảo:

Bản vẽ chi tiết

error: Real Group - Efficiency Projects