Tủ điều khiển tuần tự 2 động cơ KĐB 3 pha khởi động theo phương pháp đổi nối Y/Δ

1. Yêu cầu bài toán

Tính chọn và thiết kế mạch điều khiển 2 động cơ không đồng bộ 3 pha khởi động theo phương pháp đấu nối Y/Δ chạy tuần tự. Có bảo vệ quá tải cho mạch điện, biết điện áp 380/400V.

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

2. Tính chọn thiết bị

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 cosφ = 0,8.

2.1. Tính chọn contactor

Đối với mạch khởi động Sao – Tam giác, ta chọn dòng của contactor theo phép tính sau:

Và chọn tải cho contactor: Tải AC-3: Tải cuộn kháng; Loại TeSys D. Theo TCVN 6592-4-1.

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

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

Chọn coil cho contactor:

Hình 2. Tra Catalogue để chọn coil cho contactor.

⇒ Ta chọn contactor có điện áp cung cấp 220V AC, dòng định mức là 9A ứng với tải AC-3 cho 3 pha, mã thiết bị LC1D09M7.

Hình 3. Contactor – LC1D09M7.

2.2. Chọn Motor CB

Tra Catalogue, ta chọn loại loại Motor CB 3 pha như sau:

Hình 4. Tra catalogue để chọn Motor CB.

Ta chọn Motor CB có mã GV2ME14.

Hình 5. Chọn Motor CB có mã GV2ME14.

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 điều khiển

Dòng điện ta chọn cho MCB không vượt quá 100A, Điện áp không quá 1000V.

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 A9F93106, có dòng điện định mức là 6A.

Hình 10. Tra catalog để chọn MCB 1P – 6A.

Hình 11. Chọn MCB để đóng cắt, bảo vệ mạch điều khiển.

2.5. 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:

2.5.1. Chọn relay thời gian để định thời cho mạch khởi động Sao – Tam giác

Tra catalogue để chọn Relay thời gian, dùng để chuyển từ chế độ khởi động Sao sang chế độ Tam giác.

Hình 12. Tra catalogue 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 Uđm  = 220VAC.

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

Hình 13. Chọn relay thời gian có mã RE22R2AMR.

2.5.2. Chọn relay thời gian định thời để chuyển hoạt động của động cơ

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

Hình 14. Tra catalogue để chọn relay thời gian.

Hình 15. Chọn relay thời gian có mã RE22R2AMR.

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 catalogue, ta được:

Hình 16. Tra catalogue để chọn đèn báo.

Ta chọn các loại đèn báo sau:

2.6.1. Đèn xanh (Green)

Hình 17. Đèn báo màu xanh lá – XB7EV03MP.

2.6.2. Đèn đỏ (Red)

Hình 18. Đèn báo màu đỏ – XB7EV04MP

2.6.3. Đèn vàng (Yellow)

Hình 19. 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 Catalogue, ta chọn các loại nút nhấn:

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

Hình 21. 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 22. Chọn nút nhấn ON – OFF.

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

Hình 23. Chọn nút nhấn ON – XB4BA31.

2.7.3. Nút nhấn OFF: 1 NC

Hình 24. 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 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

4.1. Mạch động lực

Hình 26. Sơ đồ cấp nguồn cho tủ điện.

Hình 27. Mạch động lực.

Các phần tử có trong mạch động lực:

  • Q1: MCB 3 pha, đóng cắt, cấp nguồn điện cho động cơ M1.
  • Q2: MCB 3 pha, đóng cắt, cấp nguồn điện cho động cơ M2.
  • K1: Contactor 1, điều khiển dòng điện vào động cơ M1, hệ thống sẵn sàng hoạt động.
  • K2: Contactor 2, điều khiển động cơ M1 chạy theo kiểu Tam giác (Δ).
  • K3: Contactor 3, điều khiển động cơ M1 chạy theo kiểu Sao (Y).
  • K4: Contactor 4, điều khiển dòng điện vào động cơ M2, hệ thống sẵn sàng hoạt động.
  • K5: Contactor 5, điều khiển động cơ M2 chạy theo kiểu Tam giác (Δ).
  • K6: Contactor 6, điều khiển động cơ M2 chạy theo kiểu Sao (Y).
  • OL1, OL2: Relay nhiệt, bảo vệ quá tải cho động cơ M1 và M2.
  • F1, F2, F3: Cầu chì bảo vệ 3 đèn báo pha.

4.2. Mạch điều khiển

Hình 28. Mạch điều khiển.

Các phần tử có trong mạch điều khiển:

  • Q3: MCB 1 pha, 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 (Timer Relay), định thời gian để động cơ M1 chuyển từ Y (Star) sang Δ (Delta).
  • TR2: Relay thời gian (Timer Relay), định thời gian để động cơ M2 chuyển từ Y (Star) sang Δ (Delta).
  • TR3: Relay thời gian (Timer Relay), định thời gian để động cơ M1 chuyển sang M2.
  • Đ4: Đèn báo động cơ M1 đang chạy ở chế độ Sao (Y).
  • Đ5: Đèn báo động cơ M1 đang chạy ở chế độ Tam giác (Δ).
  • Đ6: Đèn báo động cơ đang gặp sự cố quá tải M1.
  • Đ7: Đèn báo động cơ M2 đang chạy ở chế độ Sao (Y).
  • Đ8: Đèn báo động cơ M2 đang chạy ở chế độ Tam giác (Δ).
  • Đ9: Đèn báo động cơ đang gặp sự cố quá tải M2.

5. Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch điện

  • Đóng Q1 và Q2 sẽ cấp điện cho mạch động lực; đóng Q3 sẽ cấp điện cho mạch điều khiển.
  • Nhấn nút khởi động S3 (Start), đèn báo Đ4 sáng báo hiệu động cơ M1 hoạt động ở chế độ Y, dòng điện qua tiếp điểm thường đóng TR3 (8-5) đến cuộn hút K1 (A1-A2), cuộn hút K1.3 (A1-A2) có điện, cuộn hút Timer TR1 (7-2) có điện, lúc này tiếp điểm thường đóng K3 (21-22) mở ra và tiếp điểm thường mở K1 (13-14) đóng lại duy trì dòng điện.
  • Cuộn hút Timer TR3 (7-2) có điện.
  • Sau một khoảng thời gian x giây, tiếp điểm thường đóng TR1 (8-5) mở ra, tiếp điểm thường mở TR1 (8-6) đóng lại, dòng điện đi qua tiếp điểm thường đóng K1.3 (21-22) đến cuộn hút K2 (A1-A2), cuộn hút K2 (A1-A2) có điện, đèn Đ5 sáng lên báo hiệu động cơ M1 chạy chế độ tam giác.
  • Sau một thời gian y giây, tiếp điểm thường đóng của Timer TR3 (8-5) mở ra và tiếp điểm thường mở TR3 (8-6) đóng lại, dòng điện đến cuộn hút của contactor K4 (A1-A2) qua cuộn hút Timer TR2(7-2) có điện.
  • Dòng điện qua tiếp điểm thường đóng TR2 (8-5) và tiếp điểm thường đóng K5 (21-22) đến cuộn hút K2.3 (A1-A2), cuộn hút K6(A1-A2) có điện, đèn Đ6 sáng lên báo hiệu động cơ M2 chạy chế độ Y, Các điểm thường đóng K2.3 (21-22) mở ra.
  • Sau một thời gian z giây, tiếp điểm thường đóng TR2 (8-5) mở ra, tiếp điểm thường mở TR2 (8-6) đóng lại, cuộn hút K6 (A1-A2) mất điện, tiếp điểm thường đóng K6 (21-22) đóng lại, dòng điện đi qua tiếp điểm này đến cuộn hút K5 (A1-A2) cuộn hút K2.2 (A1-A2) có điện, đèn P10 sáng báo hiệu động cơ M2 chạy chế độ tam giác.
  • Sau một thời gian t giây, timer TR3 mất điện, các tiếp điểm thường đóng thường mở của timer TR3 (7-2) quay về trạng ban đầu.
  • Khi M1 quá tải, tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt OL1 (95-96) mở ra, ngắt toàn bộ mạch điều khiển, tiếp điểm thường mở OL1 (96-98) đóng lại, đèn Đ6 sáng lên báo quá tải M1.
  • Khi M2 quá tải, tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt OL2 (95-96) mở ra, ngắt toàn bộ mạch điều khiển, tiếp điểm thường mở OL2 (96-98) đóng lại, đèn Đ9 sáng lên báo quá tải M2.

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

Layout 3D cho tủ điện

Hình 29. Layout bên ngoài mặt tủ điện.

error: Real Group - Efficiency Projects