Điều khiển đảo chiều quay trực tiếp động cơ 3 pha

1. Yêu cầu bài toán

Tủ điều khiển động cơ 3 pha khởi động trực tiếp có đảo chiều. Động cơ được bảo vệ quá tải bằng Relay nhiệt, có đầy đủ đèn báo tín hiệu, chế độ làm việc của mạch điện, yêu cầu có khóa chéo để tránh làm hư hỏng động cơ khi thực hiện đảo chiều. Biết động cơ 3 pha đều có công suất 7kW, điện áp 380/400V, hệ số công suất cosφ=0,8 , hiệu suất η=0,95.

Dòng điện định mức của động cơ:

I_{dm}=\frac{P_{dm}}{\sqrt3.U_{dm}.cos\varphi.\eta}=\frac{7.{10}^3}{\sqrt3.380.0,8.0,95}=13,994(A)

2. Chọn thiết bị

2.1. Tính Chọn Contactor

Ta chọn dòng điện cho Contactor vào khoảng (1-1,4).I_đm

→ Dòng điện định mức của Contactor là:

I_{Contactor}=1,2.I_{dm}=1,2\ .\ 13,994=16,7928(A)

Ta chọn tải cho Contactor là loại tải AC-3: Tải cuộn kháng; Loại TeSys D. Theo TCVN 6592-4-1.

Tra catalogue, ta chọn được Contactor có mã như sau:

Hình 1. Tra catalogue để chọn Contactor

Chọn Coil cho Contactor: do điện áp mạch điều khiển là 220V nên chọn Coil có mã:

Hình 2. Tra catalogue để chọn Coil cho Contactor

Sau khi tra catalogue, ta chọn được Contactor với công suất P= 7kW, điện áp U_đm = 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 dải cài đặt dòng điện của relay nhiệt bằng (1,1 ÷ 1,3).I_đm

=> Dòng điện định mức của Relay nhiệt:

I_{OL}=(1,1\ \div\ 1,3).I_{dm}=1,2.13,994=16.7928(A)

Theo catalogue ta chọn Relay nhiệt có mã LRD21 có dòng định mức là 18A, cụ thể như sau:

Hình 4. Tra catalogue để chọn Relay nhiệt phù hợp

Theo catalogue ta chọn Relay nhiệt có mã là LRD21 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 kết nối cơ khí nó có phù hợp với Contactor mà mình đã lựa chọn hay không?

2.3. Tính chọn MCB (Miniature Circuit Breaker)

Ta chọn dòng điện cho MCB vào khoảng (1,1 ÷ 1,3).I_contactor hoặc 1,5.I_đm

=> Dòng điện định mức của MCB là:

I_{MCB3P}=1,5.I_{dm}=1,5\ .\ 13,994=20,991(A)

Ta sẽ tra bảng để chọn dòng điện bằng hoặc lớn hơn 20,991 (A) thì ta sẽ chọn 25(A) với mã là A9F74325.

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

Hình 6. Tra catalogue để chọn MCB

Hình 7. Chọn MCB có mã A9F93325

2.4. Ruột cầu chì

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

Tra catalogue, ta chọn được cầu chì:

Hình 8. Tra catalogue, 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 catalogue, 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

Chọn MCB 1P bảo vệ, cấp nguồn cho mạch điều khiển:

I_{MCB1P}=\frac{I_{MCB3P}}{3}=\frac{20,991}{3}=6,997(A)

Ta chọn dòng định mức cho MCB 1 pha lớn hơn 6,997A.

Ta chọn MCB có mã A9F74110, có dòng điện định mức là 10A.

Hình 12. Tra catalogue để chọn MCB 1P – 10A

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 mạch điều khiển là 220VAC, tần số 50/60 Hz cho đèn báo.

Tra catalogue 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 để chọn.

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

Tra catalogue ta chọn các loại nút nhấn:

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

3. Sơ đồ nguyên lí

4. Giải thích sơ đồ nguyên lí

Đóng MCB1 cấp điện cho hệ thống, đóng MCB2 cấp điện cho mạch động lực; đóng MCB3 cấp điện cho mạch điều khiển.
Nhấn nút khởi động ON1, dòng điện qua tiếp điểm thường đóng K2 (31-32) và cấp điện cho cuộn hút K1 (A1-A2) làm đóng tiếp điểm K1 bên mạch động lực và tiếp điểm phụ thường mở K1(43-44), đèn Forward sáng báo hiệu động cơ đang chạy thuận, đồng thời tiếp điểm thường đóng K1 (31-32) mở ra nên không thể cấp điện cho cuộn hút K2 (A1-A2) (khóa chéo)
Nhấn nút dừng STOP, động cơ từ từ dừng lại.
Khi động cơ dừng lại thì chúng ta mới nhấn được nút khởi động ON2, dòng điện qua tiếp điểm thường đóng K1 (31-32) và cấp điện cho cuộn hút K2 (A1-A2) làm đóng tiếp điểm K2 bên mạch động lực và tiếp điểm phụ thường mở K2 (43-44), đèn Reversev sáng báo hiệu động cơ đang chạy nghịch, đồng thời tiếp điểm thường đóng K2 (31-32) mở ra nên không thể cấp điện cho cuộn hút K1 (A1-A2) (khóa chéo)

Lưu ý: khi muốn đảo chiều quay thì phải nhấn nút STOP

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 OVR 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.

5. Layout 3D tủ điều khiển

Hình 23. Layout mặt tủ

Hình 24. Layout panel tủ

Real Group Efficiency Projects