Mạch điều khiển 2 động cơ 3 pha khởi động trực tiếp chạy luân phiên

1. Yêu cầu bài toán

Tính chọn và thiết kế mạch điều khiển 2 động cơ không đồng bộ 3 pha công suất 7,5 kW chạy luân phiên nhau, có sử dụng relay thời gian. Biết 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 các thiết bị điện

Động cơ có công suất 7,5 kW ⇒ Pđm = 7,5 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 TCVN 6592-4-1.

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

Hình 1. Tra Catalogue để chọn Contactor.

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

Hình 2. Tra Catalogue để chọn coil cho contactor.

Sau khi tra catalogue, ta chọn được contactor với công suất P = 7,5 kW, điện áp U = 380 VAC 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.

Theo cotalogue ta chọn relay nhiệt có mã là LR3D21 có dòng định mức là 18A.

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 chọn MCB có mã A9F93320, MCB có dòng điện định mức 20A.

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 = 17,09A thì ta tra bảng chọn dòng điện lớn hơn 17,09A 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 có mã A9F93320.

2.4. 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 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 Relay thời gian (Timer)

Được sử dụng nhiều trong hệ thống điều khiển tự động, là thiết bị tạo trễ đóng hoặc mở cho các thiết bị khác, đóng mở theo chu kỳ thời gian, hẹn giờ kích xung cho các thiết bị.

Tra catalog, ta chọn relay thời gian để định thời chuyển hoạt động từ động cơ M1 sang M2, như sau:

Hình 14. Tra catalog để chọn relay thời gian.

Ta có dòng điện 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 Timer có dòng lớn hơn là 5A dành cho 1 pha. Ta chọn 8A.

Số lượng tiếp điểm mở là 2 NO (Connector Open) dùng để chuyển mạch. Điện áp Uđk  = 220VAC.

Có dải cài đặt thời gian trễ rộng. Nên ta chọn RE22R2AMR.

Hình 15. Chọn relay thời gian có mã RE22R2AMR.

2.7. 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 16. Tra catalogue để chọn đèn báo.

Ta chọn các loại đèn báo sau:

a) Đèn xanh (Green)

Hình 17. Đèn báo màu xanh lá – XB7EV03MP3.

b) Đèn đỏ (Red)

Hình 18. Đèn báo màu đỏ – XB7EV04MP3.

c) Đèn vàng (Yellow)

Hình 19. Đèn báo màu vàng – XB7EV05MP3.

2.8. Chọn nút nhấn

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

a) Nút ESTOP (Emegency Stop): 1 NO + 1 NC

Tra Catalog, ta chọn các loại nút nhấn:

Hình 20. Tra catalog để chọn nút nhấn dừng khẩn cấp (ESTOP).

Hình 21. Chọn nút nhấn dừng khẩn – XB5AS8445.

b) Nút nhấn START: 1 NO

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

Hình 22. Chọn nút nhấn ON – OFF.

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

Hình 23. Chọn nút nhấn ON – XB4BA31.

c) Nút nhấn OFF: 1 NC

Hình 24. Chọn nút nhấn OFF – XB4BA42.

2.9. Chọn dây cáp

2.8.1. Chọn cáp cho mạch động lực

Ta có dòng điện định mức là Icb = 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 diện sau:

Hình 25. 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.

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

4. Sơ đồ nguyên lý

a) Mạch động lực

Hình 26. Mạch động lực điều khiển 2 động cơ không đồng bộ 3 pha khởi động trực tiếp chạy luân phiên.

Các phần tử có trong mạch động lực:

  • MCB1: MCB 3 pha, đóng cắt và cấp nguồn cho động cơ M1 ở mạch động lực.
  • MCB2: MCB 3 pha, đóng cắt và cấp nguồn cho động cơ M2 ở mạch động lực.
  • K1: Contactor 1, điều khiển dòng điện vào động cơ M1.
  • K2: Contactor 2, điều khiển dòng điện vào động cơ M2.
  • OVR1, OVR2: Relay nhiệt, bảo vệ quá tải cho động cơ M1 và M2.
  • F2, F3, F4: Cầu chì bảo vệ các đèn báo pha P1, P2, P3.
  • F6, F7, F8: Cầu chì bảo vệ các đèn báo pha P8, P9, P10.

b) Mạch điều khiển

Hình 27. Mạch điều khiển 2 động cơ không đồng bộ 3 pha khởi động trực tiếp chạy luân phiên.

Các phần tử có trong mạch điều khiển:

  • MCB3: MCB 1 pha, đóng cắt và cấp nguồn cho mạch điều khiển.
  • S1: Nút nhấn khẩn cấp ESTOP (Emergency Stop), dừng động cơ khi có sự cố phải dừng khẩn cấp.
  • S2: Nút nhấn dừng (STOP), dừng động cơ tạm thời.
  • S3: Nút nhấn khởi động (START), khởi động động cơ.
  • TR1: Relay thời gian 1 (Timer Relay), định thời gian để chuyển từ động cơ M1 sang M2.
  • TR2: Relay thời gian 2 (Timer Relay), định thời gian để chuyển từ động cơ M2 sang M1.
  • P4: Đèn báo động cơ M1 đang hoạt động.
  • P5: Đèn báo động cơ M2 đang hoạt động.
  • P6: Đèn báo động cơ đang gặp sự cố quá tải.

5. Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch điện

  • Đóng MCB1 và MCB2 cấp điện cho mạch động lực; đóng MCB3 cấp điện cho mạch điều khiển.
  • Nhấn nút khởi động S3 (START), đèn P4 sáng báo hiệu động cơ M1 hoạt động; dòng điện qua tiếp điểm thường đóng K2 (21-22) của contactor 2, xuống cuộn hút K1 (A1-A2) làm tiếp điểm thường hở K1 (13-14) đóng lại và K1 (13-14) trở thành tiếp điểm duy trì dòng điện.
  • Đồng thời tiếp điểm thường hở K1 (13-14) đóng lại, cho dòng điện đi qua Timer TR1 (7-2).
  • Sau một khoảng thời gian định trước x (giây), tiếp điểm thường đóng của Timer TR1 (8-5) hở ra và tiếp điểm thường mở TR1 (8-6) đóng lại; lúc này động cơ M1 bị ngắt điện nên dừng lại.
  • Dòng điện từ TR1 (8-6) qua tiếp điểm thường đóng của contactor K1 (21-22) xuống cuộn hút K2 (A1-A2) của M2; đèn P5 sáng báo hiệu động cơ M2 được cấp điện và hoạt động.
  • Sau một khoảng thời gian định trước y (giây), tiếp điểm thường đóng của Timer TR2 (8-5) mở ra và tiếp điểm thường mở TR2 (8-6) đóng lại; lúc này động cơ M2 bị ngắt điện nên dừng lại và M1 hoạt động theo cơ chế dòng điện đi từ TR2 (8-6) qua tiếp điểm contactor K2 (21-22) xuống cuộn hút contactor K1 (A1-A2).
  • Cứ như thế, hai động cơ M1 và M2 sẽ chạy luân phiên nhau theo khoảng thời gian đã định sẵn.
  • Nhấn nút dừng S2, động cơ từ từ dừng lại.
  • Khi xảy ra sự cố quá tải, tiếp điểm thường đóng OVR (95-96) của Relay nhiệt hở ra, đồng thời tiếp điểm thường hở OVR (97-98) của đóng lại; đèn P6 sáng báo hiệu động cơ đang gặp sự cố quá nhiệt có thể động cơ đang quá tải hoặc cốt động cơ bị kẹt hoặc ổ bị bị hư làm cho động cơ quay nặng nề gây ra quá nhiệt cho động cơ.

6. Layout 3D tủ điện trên phần mềm EPLAN Electric P8

a) Layout 3D tủ điện

Hình 28. Layout 3D của tủ điện.

b) Xuất bản vẽ Layout để phục vụ công tác thi công

Hình 29. Xuất bản vẽ 2D phục vụ công tác thi công.

error: Real Group - Efficiency Projects