Tủ khởi động trực tiếp động cơ 3 pha

1. Yêu cầu bài toán

Tính toán và thiết kế tủ điều khiển cho mạch khởi động trực tiếp động cơ 3 pha có công suất 6 kW. Có bảo vệ quá tải cho mạch điện. Biết cấp điện áp 380/400V.

Lưu ý: Có đèn báo động cơ hoạt động và đèn báo quá tải.

Ta sử dụng thiết bị của hãng Schneider.

2. Tính chọn thiết bị điện

Động cơ có công suất 6 kW ⇒ Pđm = 6 kW, hệ số công suất phụ thuộc vào động cơ.

Dòng điện định mức của động cơ, hệ số công suất 0,8.

2.1. Tính chọn contactor

Ta sẽ chọn dòng điện của contactor vào khoảng (1 – 1,4).Iđm.

⇒ Dòng điện định mức của contactor cần chọn:

Và chọn tải cho contactor: Tải AC-3: Tải cuộn kháng; Loại TeSys D. Theo tiêu chuẩn IEC 60947-4-1.

Theo catalogue, ta chọn được contactor có mã như sau:

Hình 1. Tra Catalogue để chọn Contactor.

Chọn coil cho contactor, có điện áp Uđm = 220VAC

Hình 2. Chọn coil cho contactor.

Sau khi tra catalogue, ta chọn được contactor có điện áp U = 380VAC cho tải động cơ không đồng bộ nhóm AC-3 điện áp 3 pha. Có mã LC1D18M7.

Hình 3. Contactor có mã LC1D18M7.

2.2. Tính chọn relay nhiệt

Ta thường chọn dòng điện của relay nhiệt bằng (1,2 – 1,5).Iđm.

⇒ Dòng điện định mức của relay nhiệt:

Theo catalogue ta chọn relay nhiệt có mã là LR3D21 có dòng định mức là 18A, cụ thể như sau:

Hình 4. Tra Catalog để lựa chọn relay nhiệt phù hợp.

Hình 5. Chọn relay nhiệt phù hợp với contactor để bảo vệ quá tải.

Lưu ý: Khi chọn relay nhiệt cần phải xem xét nó có phù hợp với contactor mà mình đã lựa chọn hay không?

2.3. Tính chọn MCB (Miniature Circuit Breaker)

Ta có dòng điện định mức lúc đầu tính được là: Iđm = 14,24A.

Mà dòng điện của MCB vào khoảng (1 – 1,4).Iđm.

Imcb = 1,2.14,24 = 17,09(A) thì ta tra bảng chọn dòng điện bằng hoặc lớn hơn 17,09(A) thì ta sẽ chọn 20A với mã là A9F93320.

Tra Catalog, ta chọn loại MCB 3 pha như sau:

Hình 6. Tra catalogue để chọn MCB.

Hình 7. Chọn MCB loại A9F93320

2.4. Chọn cầu chì

Ta chọn cầu chì để bảo vệ ngắn mạch cho đèn báo.

  • Ta chọn vỏ cầu chì để chứa và bảo vệ ruột cầu chì là DF81 (25A).

Tra Catalog, ta chọn được cầu chì:

Hình 8. Tra catalog, ta chọn vỏ đựng cầu chì 25A.

Hình 9. 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 10. Dựa vào catalog, ta chọn ruột cầu chì có dòng 2A.

Hình 11. Chọn ruột cầu chì cho mạch điện DF2.

2.5. Chọn MCB cho mạch điều khiển

Dòng điện ta chọn cho MCB không vượt quá 100A, Điện áp không quá 100V.

Dòng định mức tính toán cho 3 pha là 17,09A.

Ta chọn dòng định mức cho 1 pha là Ip = 5,69A. Nên ta chọn lớn hơn là 6A dành cho 1P.

Ta chọn MCB có mã A9F03106, có dòng điện định mức là 6A.

Hình 12. Tra catalog để chọn MCB 1P – 6A.

Hình 13. Chọn MCB để đóng cắt, bảo vệ mạch điều khiển.

2.6. Chọn đèn báo

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

Tra catalog, ta được:

Hình 14. Tra catalogue để chọn đèn báo.

Ta chọn các loại đèn báo sau:

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 Emergency Stop (ESTOP) để dừng khẩn cấp mạch điều khiển khi xảy ra sự cố.

Hình 18. Tra catalog 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 catalog, 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

Ta có dòng điện định mức là Iđm  = 14,24A. Ta áp dụng công thức tính tiết diện dây dẫn:

  • S: là tiết diện dây dẫn (mm2).
  • I: dòng điện chạy qua dây dẫn (A).
  • J: mật độ dòng điện cho phép (A/mm2)

Mật độ cho phép (J) của dây đồng thường xấp xỉ 5 (A/mm2).

Ta chọn dây dẫn theo bảng tra dây điện sau:

Hình 23. Tính chọn dây cáp mạch động lực CADIVI theo chuẩn IEC.

Trích từ trang web http://goldcup.com.vn/bang-chon-tiet-dien-day-dan-theo-dong-dien-d123

2.8.2. Chọn cáp cho mạch điều khiển

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

4. Sơ đồ nguyên lý

4.1. Mạch động lực

Hình 24. Sơ đồ cấp nguồn cho tủ điện

Hình 25. Mạch động lực.

Các phần tử của mạch động lực:

  • Q1: MCB 3 pha, đóng cắt, cấp điện cho mạch động lực.
  • K1 (trên): Contactor, điều khiển trực tiếp động cơ M1.
  • OL (dưới): Relay nhiệt (Over Load Relay), bảo vệ động cơ tránh hư hỏng khi xảy ra hiện tượng quá tải.
  • F1, F2, F3: Cầu chì dùng để bảo vệ 3 đèn báo pha Đ1, Đ2, Đ3.

4.2. Mạch điều khiển

Hình 26. Mạch điều khiển.

Các phần tử của mạch điều khiển:

  • Q2: MCB 1 pha, đóng cắt để cấp điện và bảo vệ cho mạch điều khiển.
  • 2S4: Nút nhấn Emergency Stop (Khẩn cấp), dừng động cơ khi có sự cố phải dừng khẩn cấp.
  • STOP: Nút nhấn STOP, dừng hệ thống tạm thời.
  • START: Nút nhấn START, khởi động chạy.
  • Đ4: Đèn báo động cơ đang hoạt động.
  • Đ5: Đèn báo động cơ đang xảy ra sự cố quá tải.

5. Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch điện

  • Đóng MCB – Q1 cấp điện cho mạch động lực; đóng MCB – Q2 cấp điện cho mạch điều khiển.
  • Nhấn nút khởi động START, dòng điện xuống cuộn hút của contactor K1 (A1-A2) làm tiếp điểm thường hở của contactor K1 (13-14) đóng lại trở thành tiếp điểm duy trì dòng điện, động cơ bắt đầu quay; đèn Đ4 sáng báo hiệu động cơ đang hoạt động.
  • Nhấn nút dừng STOP, động cơ từ từ dừng lại.
  • Khi xảy ra sự cố quá tải, tiếp điểm OL (95-96) của Relay nhiệt hở ra, đồng thời tiếp điểm OL (97-98) của đóng lại; đèn Đ5 sáng báo hiệu hệ thống đang gặp sự cố quá tải, kẹt rotor,…

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

Layout 3D trong Panel của tủ điện

 

Hình 27. Layout 3D trong Panel của tủ điện.

error: Real Group - Efficiency Projects