TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ðẠI HỌC ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN TRONG VIỆC ðIỀU KHIỂN TRẠM BƠM NHÀ Trung tâmMÁY Học liệu ĐH Cần NÀNG Thơ @ TàiMAU liệu họcHUYỆN tập nghiên NƯỚC VỊcứu THỦY TỈNH HẬU GIANG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN Th.s ðoàn Phú Cường Nguyễn Nhựt Tiến Ngành: Kỹ Thuật ðiện – K30 Mã số SV: 1041113 Cần Thơ 12/2008 TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT ðIỆN Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam ðộc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc 0O0 -Cần Thơ, ngày 08 tháng 12 năm 2008 PHIẾU ðỀ NGHỊ ðỀ TÀI TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN NĂM HỌC : 2008-2009 Họ tên sinh viên: NGUYỄN NHỰT TIẾN ngành: MSSV: 1041113 Kỹ thuật ðiện Khóa: K30 ðề tài: Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau huyện Vị Thủy – Tỉnh Hậu Giang ðịa ñiểm thực hiện: Bộ môn Kỹ Thuật ðiện - Khoa Công Nghệ - Trường ðại Học Cần Thơ Họ tên cán hướng dẫn: Th.s ðoàn Phú Cường Mục ñích ñề tài: Tìm hiểu khảo sát ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm Các nội dung ñề tài Trung tâm HọcChương liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu 0: GIỚI THIỆU Chương I: CÁC VẤN ðỀ CƠ BẢN CỦA ðỘNG CƠ ðIỆN Chương II: THIẾT BỊ BIẾN TẦN Chương III: ðIỀU KHIỂN TẦN SỐ ðỘNG CƠ KHÔNG ðỒNG BỘ Chương IV: THIẾT BỊ ðÓNG CẮT, ðIỀU KHIỂN, BẢO VỆ MẠCH ðIỆN VÀ CẢM BIẾN ðO ÁP SUẤT CHẤT LƯU Chương V: TRANG BỊ ðIỆN TRẠM BƠM NHÀ MÁY NƯỚC NÀNG MAU HUYỆN VỊ THỦY – TỈNH HẬU GIANG Chương VI: KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ Các yêu cầu hỗ trợ: Thực tập Nhà máy nước Nàng Mau Kinh phí dự trù cho việc thực ñề tài: 500.000ñ ( Năm trăm nghìn ñồng) Ý kiến CBHD Sinh viên ñề nghị Th.s ðoàn Phú Cường Nguyễn Nhựt Tiến Ý kiến Bộ Môn HỘI ðỒNG XÉT TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Sau 12 tuần thực ñề tài luận văn tốt nghiệp, ñến luận văn ñã ñược hoàn thành Có ñược kết ngày hôm nay, phấn ñấu thân, nhận ñược ñộng viên gia ñình bạn bè Qua ñó, xin chân thành cảm ơn Quí thầy cô môn Kỹ thuật ðiện ñã tạo ñiều kiện thật tốt cho thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tận tình hướng dẫn thầy ðoàn Phú Cường thời gian vừa qua Chân thành cảm ơn tập thể cán kỹ thuật Nhà máy nước Nàng Mau huyện Vị Thủy – Tỉnh Hậu Giang ñã hướng dẫn tạo ñiều kiện cho trình thực tập công ty Cần Thơ, ngày 08 tháng 12 năm 2008 Sinh viên thực Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu Nguyễn Nhựt Tiến Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau CHƯƠNG GIỚI THIỆU 0.1 Nội dung ñề tài luận văn: Tìm hiểu khảo sát ứng dụng biến tần việc ñiều khiển tự ñộng trạm bơm Nhà máy nước Nàng Mau – Huyện Vị Thủy – Tỉnh Hậu Giang lợi ích hiệu tiết kiệm ñiện sử dụng biến tần 0.2 Phương pháp thực hiện: Tham khảo tài liệu, ñề tài nghiên cứu khoa học Tìm hiểu nguyên lý hoạt ñộng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm Nhà máy nước Nàng Mau thông qua sơ ñồ ñiều khiển vận hành thực tế Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu 0.3 Thời gian ñịa ñiểm thực hiện: Thời gian: 5/9 ñến 10/12/2008 ðịa ñiểm: Bộ môn Kỹ Thuật ðiện - Khoa Công Nghệ - Trường ðại Học Cần Thơ SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau CHƯƠNG I CÁC VẤN ðỀ CƠ BẢN CỦA ðỘNG CƠ ðIỆN 1.1 Khái niệm: ðộng ñiện thiết bị ñiện từ, làm việc dựa vào tượng cảm ứng ñiện từ Về cấu tạo gồm mạch từ (lõi thép) mạch ñiện (các dây quấn), dùng ñể biến ñổi ñiện thành năng, dùng ñể biến ñổi thông số ñiện biến ñổi ñiện áp, dòng ñiện, tần số, số pha… loại ñộng chủ yếu ñược dùng công nghiệp, giao thông vận tải dân dụng Trung Ngày nay, ñộng ñiện ñược dùng hầu hết lĩnh vực, từ ñộng nhỏ dùng lò vi sóng ñể chuyển ñộng ñĩa quay, hay máy ñọc ñĩa (máy chơi CD hay DVD), ñến ñồ nghề máy khoan, hay máy gia dụng máy giặt, hoạt ñộng thang máy hay hệ thống thông gió dựa vào ñộng ñiện Ở nhiều nước, ñộng ñiện ñược dùng phương tiện vận chuyển, ñặt biệt ñầu máy xe lửa Trong công nghệ máy tính, ñộng ñiện ñược sử dụng Cần ổ cứng,Thơ ổ quang học ñộng bước nhỏ) tâm Học liệu ĐH @(chúng Tài liệu tập vàrấtnghiên cứu 1.2 Phân loại: ðộng ñiện có nhiều loại có nhiều cách phân loại khác nhau, phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo loại dòng ñiện (xoay chiều, chiều), theo nguyên lý làm việc…Ta phân loại sau: SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau Sơ Cần ñồ phânThơ loại ñiện học bảntập thường Trung tâm Học Hình liệu 1.1 ĐH @ñộng Tàicơliệu vàgặp nghiên cứu 1.3 ðộng ñiện xoay chiều: 1.3.1 Khái niệm chung: ðộng ñiện xoay chiều ñộng ñiện hoạt ñộng với dòng ñiện xoay chiều 1.3.2 Phân loại: ðộng ñiện xoay chiều ñược sản xuất với nhiều kiểu công suất khác Theo sơ ñồ nối ñiện phân làm hai loại: ñộng ba pha pha, theo tốc ñộ có ñộng ñồng ñộng không ñồng 1.3.3 Cấu tạo: ðộng ñiện xoay chiều gồm có hai phần stator rotor 1.3.3.1 Stator: SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau Stator hình 1.2a gồm cuộn dây ba pha ñiện quấn lõi sắt bố trí vành tròn ñể tạo từ trường quay 1.3.3.2 Rotor: Rotor hình 1.2b có dạng hình trụ có tác dụng cuộn dây quấn lõi thép a) b) Hình 1.2 Stator rotor ñộng ñiện xoay chiều 1.3.4 Nguyên lý làm việc ñộng ñiện xoay chiều: Trung tâm Học liệuñộng ĐHcơCần Thơñiện @xoay Tàichiều, liệutừhọc tập vàdonghiên Khi mắc vào mạng trường quay stator gây cứu làm cho rotor quay trục Chuyển ñộng quay rotor ñược trục máy truyền ñược sử dụng ñể vận hành máy công cụ cấu chuyển ñộng khác 1.4 ðộng ñiện không ñồng bộ: 1.4.1 Khái niệm chung: ðộng ñiện không ñồng loại ñộng ñiện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng ñiện từ, có tốc ñộ quay rotor n (tốc ñộ ñộng cơ) khác với tốc ñộ quay từ trường n1 ðộng ñiện không ñồng có hai dây quấn: dây quấn stator (sơ cấp) nối với lưới ñiện tần số không ñổi f, dây quấn rotor (thứ cấp) ñược nối tắt lại hoại khép kín qua ñiện trở Dòng ñiện dây quấn rotor ñược sinh nhờ sức ñiện ñộng cảm ứng có tần số f2 phụ thuộc vào tốc ñộ rotor nghĩa phụ thuộc vào tải trục ñộng ðộng ñiện không ñồng so với loại ñộng khác có cấu tạo vận hành không phức tạp nên ñược sử dụng phổ biến công nghiệp làm nguồn ñộng lực kéo tải làm việc tốc ñộ gần không thay ñổi, ñộ trượt thấp, hiệu suất ñộng cao Trước ñây, ñộng không ñồng ñược dùng lĩnh vực SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau ñòi hỏi thay ñổi tốc ñộ phạm vi rộng cần ñiều khiển xác tốc ñộ Tuy nhiên, năm gần ñây với phát triển truyền ñộng có tần số thay ñổi (biến tần) làm việc với linh kiện bán dẫn ñiện tử công suất, ñộng không ñồng ñã ñược dùng vào lĩnh vực mà trước ñây phải sử dụng ñộng ñiện chiều chủ yếu Nhờ vào ñặc tính ñơn giản, làm việc tin cậy, giá rẻ nên ñộng không ñồng ngày sử dụng rộng rãi hơn, kể lĩnh vực giao thông (xe ñiện, xe lửa ñiện) trình công nghệ khác 1.4.2 Cấu tạo: Cấu tạo ñộng ñiện không ñồng hình 1.3 gồm hai phận chủ yếu stator rotor, ngòai có vỏ máy, nắp máy trục máy Trục làm thép, ñó gắn rotor, ổ bi phía cuối trục có gắn quạt gió ñể làm mát máy dọc trục Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu Hình 1.3 Cấu tạo ñộng ñiện không ñồng Lõi thép stator; Dây quấn stator; Nắp máy; Ổ bi; Trục máy; Hộp ñầu cực; Lõi thép rotor; Thân máy; Quạt gió làm mát; 10 Hộp quạt 1.4.2.1 Sator: Stator hình 1.4 phần tĩnh gồm hai phận lõi thép dây quấn, có vỏ máy nắp máy a Lõi thép: Lõi thép stator hình trụ thép kĩ thuật ñiện ñược dập rãnh bên ghép lại với tạo thành rãnh theo hướng trục Lõi thép ñược ép vào vỏ máy SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau b Dây quấn: Dây quấn stator làm dây dẫn bọc cách ñiện (dây ñiện từ) ñược ñặt rãnh lõi thép Dòng ñiện xoay chiều ba pha chạy ba dây quấn stator tạo từ trường quay c Vỏ máy: Vỏ máy làm nhôm gang, dùng ñể giữ chặt lõi thép cố ñịnh máy bệ Hai ñầu vỏ có nắp máy, ổ ñỡ trục Vỏ máy nắp máy dùng ñể bảo vệ máy Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu Hình 1.4 Stator 1.4.2.2 Rotor: Rotor phần quay gồm lõi thép, dây quấn trục máy a Lõi thép: Lõi thép gồm thép kĩ thuật ñiện ñược dập rãnh mặt ghép lại tạo thành rãnh theo hướng trục, có lỗ ñể lắp trục b Dây quấn: Dây quấn ñộng ñiện không ñồng có hai kiểu rotor ngắn mạch (còn gọi rotor lồng sóc) rotor dây quấn + Rotor lồng sóc với loại có công suất 100kW, rãnh lõi thép rotor ñặt ñồng, hai ñầu nối ngắn mạch hai vòng ñồng tạo thành lồng sóc hình 1.5a Ở ñộng công suất nhỏ, lồng sóc ñược chế tạo cách SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau ñúc nhôm vào rãnh lõi thép rotor tạo thành nhôm, hai ñầu ñúc vòng ngắn mạch cánh quạt làm mát hình 1.5b a) b) Hình 1.5 Rotor lồng sóc + Rotor dây quấn, rãnh lõi thép rotor ñặt dây quấn ba pha Dây quấn rotor thường nối sao, ba ñầu nối với ba vòng tiếp xúc ñồng, cố ñịnh trục rotor ñược cách ñiện với trục hình 1.6 Nhờ ba chổi than tỳ sát vào ba vòng tiếp xúc, dây quấn rotor ñược nối với ba biến trở bên ngoài, ñể mở máy hay ñiều chỉnh tốc ñộ Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu Hình 1.6 Rotor dây quấn ðộng lồng sóc loại phổ biến, ñộng rotor dây quấn có ưu ñiểm mở máy ñiều chỉnh tốc ñộ song giá thành ñắt vận hành tin cậy ñộng lồng sóc nên ñược dùng ñộng lồng sóc không ñáp ứng ñược yêu cầu truyền ñộng 1.4.3 Nguyên lý làm việc ñộng ñiện không ñồng bộ: Khi ta cho dòng ñiện ba pha tần số f vào ba dây quấn stator, tạo từ trường quay p ñôi cực, quay với tốc ñộ n1 = 60f Từ trường quay cắt p dẫn dây quấn rotor, cảm ứng sức ñiện ñộng Vì dây quấn rotor nối ngắn mạch, nên sức ñiện ñộng cảm ứng sinh dòng ñiện dẫn rotor Lực tác dụng tương hỗ từ trường quay máy với dẫn mang dòng ñiện rotor, kéo rotor quay chiều quay từ trường với tốc ñộ n ðể minh họa hình 1.7 vẽ từ trường quay tốc ñộ n1, chiều sức ñiện ñộng dòng ñiện cảm ứng dẫn rotor, chiều lực ñiện từ Fñt SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau Chức ñược sử dụng ñể ñặt tần số tương ứng với tín hiệu tương tự nhỏ ñộ lợi tần số tương ñương với tín hiệu tương tự lớn tần số ngõ ñược ñiều khiển tín hiệu tương tự 5.3.2.5 Kiểu ñiều khiển ñộng PID bên trong: Chức sử dụng tín hiệu tương tự (4mA – 20mA; – 5V; – 10V) từ chuyển ñổi bên tín hiệu hồi tiếp cho biến tần, so sánh với tần số ñặt biến tần ñể ñạt ñược ñộ lệch việc ñiều khiển P, I hay D ñược sử dụng ñể ñiều khiển vận hành tải giữ giá trị xác ñịnh Nếu tốc ñộ ñộng giảm biến thiên tải chức sử dụng tín hiệu hồi tiếp ñể thực ñiều khiển PID theo hệ kín Vì vậy, vận hành ñộng ổn ñịnh tải ñộng thay ñổi 5.3.3 Chạy bơm cấp II: 5.3.3.1 Vận hành chế ñộ tay: Trung ðóng CB ba pha mạch ñiều khiển, cuộn hút công tắc tơ K1 có ñiện ñóng tiếp ñiểm K11 cung cấp ñiện cho rơle thời gian T1 Sau khoảng thời gian ñặt trước, tiếp ñiểm thường mở, ñóng chậm T11 tác ñộng rơle trung gian RL1 ñược cấp ñiện ñóng tiếp ñiểm thường mở RL11, RL12, RL13, RL14 cho phép mạchHọc ñiều khiển tâm liệu hoạt ĐHñộng Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu Vì lý ñó mà ñóng CB ba pha mạch ñiều khiển pha nguồn ñiện ba pha bị mất, chẳng hạn hai pha A, B cuộn hút công tắc tơ ñiện nên tiếp ñiểm pha C không ñóng lại mạch ñiều khiển không ñược cấp ñiện Còn pha C cuộn hút công tắc tơ K1 có ñiện, tiếp ñiểm K11 tác ñộng lại ñiện cung cấp cho mạch ñiều khiển Ngoài ra, cố pha xảy sau ñóng CB ba pha mà rơle thời gian T1 ñiện tiếp ñiểm thường mở, ñóng chậm T11 không tác ñộng rơle trung gian RL1 không ñược cấp ñiện mạch ñiều khiển vận hành tiếp ñiểm thường mở RL11, RL12, RL13, RL14 không tác ñộng Bơm M1 M2 hoạt ñộng nước bể chứa trạng thái ñầy Mức nước bể chứa ñược giám sát thông qua rơle mức nước ñiện tử FS1 Khi nước bể chứa ñầy, tiếp ñiểm FS11 mở tiếp ñiểm FS12 ñóng lại cấp ñiện cho ñèn ð2 sáng báo bể chứa ñang trạng thái ñầy rơle trung gian RL2 có ñiện nên tiếp ñiểm thường mở RL21, RL22 tác ñộng cho phép bơm M1 M2 vận hành Xoay switch S bên trước mặt tủ vị trí MAN Lập tức ñèn ð5 báo chế ñộ MAN sáng rơle trung gian RL3 ñược cấp ñiện ñóng tiếp ñiểm thường mở RL31, RL32, RL33 Ấn nút ON1, cuộn hút công tắc tơ K2 có ñiện ñóng tiếp ñiểm thường mở K21, K23 mạch ñiều khiển ñèn ð3 sáng báo bơm M1 ñang chạy nguồn ñiện SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 73 Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau Trung lưới Tiếp ñiểm ñộng lực ñộng M1 tác ñộng ñộng hoạt ñộng Nguồn ñiện cung cấp cho công tắc tơ ñược trì tiếp ñiểm thường mở K21 công tắc tơ Nếu muốn chạy bơm M2 ta ấn nút ON2, cuộn hút công tắc tơ K4 có ñiện ñóng tiếp ñiểm thường mở K41, K43 mạch ñiều khiển ñèn ð4 sáng báo bơm M2 ñang chạy nguồn ñiện lưới Tiếp ñiểm ñộng lực ñộng M2 tác ñộng ñộng hoạt ñộng Nguồn ñiện cung cấp cho công tắc tơ ñược trì tiếp ñiểm thường mở K41 công tắc tơ Giả sử lúc thủy ñài cạn, tiếp ñiểm LS1 công tắc hành trình ñóng, ñèn ð13 có ñiện báo van ñang ñóng ðể ñộng M1 M2 bơm ñược nước từ bể chứa lên thủy ñài ta phải ấn nút ON4, cuộn hút công tắc tơ K9 có ñiện ñóng tiếp ñiểm K91 mạch ñiều khiển tiếp ñiểm ñộng lực nên van ñiện mở Tiếp ñiểm K92 mở ñèn ð13 báo van trạng thái ñóng tắt Nguồn ñiện cung cấp cho công tắc tơ ñuợc trì tiếp ñiểm thường mở K91 công tắc tơ ñèn ð14 báo van ñiện ñang mở sáng Khi van ñiện mở hoàn toàn, tiếp ñiểm LS1 mở nên cuộn hút K9 ñèn ð14 ñiện ñồng thời ñóng tiếp ñiểm LS2 cung cấp ñiện cho ñèn ð16 sáng báo van ñiện ñã mở cho phép ñộng M1 M2 bơm nước từ bể chứa lên thủy ñài Trong suốt trình nước ñược bơm từ bể chứa lên thủy ñài tiếp ñiểm FS21 trạng thái ñóng ñèn ð18 báo thủy ñài cạn phát sáng Sau khoảng thời gian, nước thủy ñài ñầy, tiếp ñiểm FS21 mở tiếp ñiểm FS22 ñóng lại cấp ñiện cho ñèn ð19 báo thủy ñài ñầy sáng cho người vận hành biết ñể tắt bơm Nếu Học bơm không nước vẫn@ ñược bể chứa thủynghiên ñài làm cho tâm liệuñuợc ĐHtắtCần Thơ Tài bơm liệutừhọc tậplênvà cứu thủy ñài tràn gây lãng phí ñiện ðể tắt bơm M1 M2, trước hết ta phải ñóng van ñiện cách ấn ON5, cuộn hút công tắc tơ K10 có ñiện ñóng tiếp ñiểm K101 mạch ñiều khiển tiếp ñiểm ñộng lực nên van ñiện ñóng lại Tiếp ñiểm K102 mở ñèn ð16 báo van trạng thái mở tắt Nguồn ñiện cung cấp cho công tắc tơ ñuợc trì tiếp ñiểm thường mở K101 công tắc tơ ñèn ð15 báo van ñiện ñang ñóng sáng Khi van ñiện ñóng hoàn toàn, tiếp ñiểm LS2 mở nên cuộn hút K10 ñèn ð15 ñiện ñồng thời ñóng tiếp ñiểm LS1 cung cấp ñiện cho ñèn ð13 sáng báo van ñiện ñã ñóng cho phép dừng ñộng M1 M2 Sau van ñiện ñóng lại, ta tiến hành ấn nút OFF1, OFF2, cuộn hút công tắc tơ K2, K4 nguồn trả tiếp ñiểm thường mở ñang trạng thái ñóng vị trí thường mở ban ñầu ðộng M1, M2 ñiện ngừng hoạt ñộng 5.3.3.2 Vận hành chế ñộ tự ñộng: Xoay switch S bên trước mặt tủ vị trí AUTO Lập tức ñèn ð6 báo chế ñộ AUTO sáng rơle trung gian RL4 ñược cấp ñiện ñóng tiếp ñiểm thường mở RL41, RL42, RL43, RL44 Lúc tiếp ñiểm RY1 ñóng lại, cuộn hút công tắc tơ K3 có ñiện ñóng tiếp ñiểm ñộng lực nên bơm M1 ñược cấp ñiện tăng tốc từ tần số ban ñầu 0Hz ñến giới hạn tần số 50Hz SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 74 Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau Trung Nếu thủy ñài cạn, tiếp ñiểm LS1 ñóng, ñèn ð13 có ñiện báo van ñiện ñang ñóng Lúc này, tiếp ñiểm FS21 rơle báo mức nước ñiện tử trạng thái ñóng nên rơle thời gian T3 ñược cấp ñiện, ñồng thời ñèn ð18 sáng báo trạng thái thủy ñài cạn Sau khoảng thời gian ñặt trước, tiếp ñiểm thường mở, ñóng chậm T31 tác ñộng, cuộn hút K9 có ñiện nên van ñiện mở cho phép bơm nước từ bể chứa lên thủy ñài ðồng thời ñèn ð14 báo trạng thái van ñiện ñang mở sáng Tiếp ñiểm K92 mở ñèn ð13 báo van trạng thái ñóng tắt Khi van ñiện ñã mở hoàn toàn, tiếp ñiểm LS1 mở nên cuộn hút K9 ñèn ð14 ñiện ñồng thời ñóng tiếp ñiểm LS2 cung cấp ñiện cho ñèn ð16 sáng báo van ñiện ñã mở cho phép nước ñược bơm từ bể chứa lên thủy ñài Hơn nữa, tiếp ñiểm thường ñóng K32 mở cho phép bơm M1 ñược chạy chế ñộ biến tần ngược lại Lúc này, áp suất nước ñường ống tăng dần, bơm chạy tần số giới hạn 50Hz mà áp suất ñường ống nhỏ lệnh áp suất ñặt ñài ñầy 0.21MPa nhu cầu sử dụng nước hộ tiêu thụ tăng ñặc biệt vào cao ñiểm tín hiệu áp suất hồi tiếp từ sensor áp suất lệnh cho biến tần ñóng tiếp ñiểm RY4, cuộn hút K4 ñược cấp ñiện bơm M2 ñược ñưa vào hệ thống chạy với tần số lưới 50Hz với bơm M1 bơm nước từ bể chứa lên thủy ñài Sau khoảng thời gian, nước ñược bơm ñầy thủy ñài, tiếp ñiểm FS21 rơle báo mức nước ñiện tử FS2 mở ra, ngắt ñiện ñèn ð18 rơle thời gian T3 nên tiếp ñiểm T31 trở trạng thái thường mở ban ñầu Khi ñó, tiếp ñiểm FS22 ñóng lại cấp ñiện cho rơle trung gian RL9 ñóng tiếp ñiểm RL91, cấp ñiện cho cuộn hút côngHọc tắc tơ liệu K10 nên vanCần ñiện ñóng lại,@ tiếpTài ñiểmliệu RL102học mở ratập ñèn báo van mở tâm ĐH Thơ vàð16nghiên cứu tắt ðồng thời ñèn ð15 báo van ñiện ñang ñóng sáng Khi van ñiện ñóng hoàn toàn, tiếp ñiểm LS2 mở nên cuộn hút K10 ñèn ð15 ñiện ñồng thời ñóng tiếp ñiểm LS1 cung cấp ñiện cho ñèn ð13 sáng báo van ñiện ñã ñóng Lúc này, áp suất ñường ống với giá trị áp suất ñặt tín hiệu áp suất hồi tiếp lệnh cho biến tần ñiều khiển mở tiếp ñiểm RY4, cuộn hút công tắc tơ K4 ñiện bơm M2 ñược cắt khỏi nguồn ñiện lưới Tín hiệu áp suất hồi tiếp ñược trả dạng tín hiệu dòng ñiện lệnh cho biến tần ñiều khiển tốc ñộ ñộng M1 bơm nước ñường ống cấp nước cho hộ tiêu thụ ñảm bảo cho áp suất ñường ống trì gần với giá trị áp suất ñặt Bơm hoạt ñộng trì ñiều chỉnh tốc ñộ ñóng mở phù hợp với lưu lượng áp suất nước thời ñiểm ñảm bảo cho nước cung cấp ñến hộ tiêu thụ không mạnh không yếu Hai bơm M1 M2 luân phiên ñóng cắt bơm theo ñịnh kỳ với thời gian ñược cài ñặt cho biến tần Khi ñiện, nước từ thủy ñài lúc ñược sử dụng cấp cho hộ tiêu thụ Khi có ñiện trở lại, trình hoạt ñộng bơm cấp II ñược lặp lại lúc ñầu SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 75 Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau 5.3.3.3 Rửa bể lọc: Ấn nút ON3, cuộn hút công tắc tơ K6, K7 rơle thời gian T2 có ñiện, tiếp ñiểm ñộng lực K6 tiếp ñiểm ñiều khiển K61 ñóng ñiện cho bơm gió chạy chế ñộ cuộn dây stator ñược ñấu Sau khoảng thời gian ñịnh trước, tiếp ñiểm thường ñóng, mở chậm T21 rơle thời gian T2 mở tiếp ñiểm thường mở, ñóng chậm T22 ñóng lại Cuộn hút K7 ñiện ñồng thời cuộn hút K8 có ñiện Bơm gió chuyển sang chế ñộ chạy mà cuộn dây stator ñấu tam giác, bơm nước ñẩy vào sục rửa bể lọc nước bẩn ñuợc ñẩy tràn Ấn nút OFF3, cuộn hút K6, K8 rơle thời gian T2 ñiện, cắt ñiện mạch ñộng lực, bơm gió ngừng hoạt ñộng 5.3.3.4 Bảo vệ tải: Trung Khi ñộng M1 bị tải, rơle nhiệt OL1 tác ñộng, tiếp ñiểm thường ñóng OL11 mở ngắt ñộng M1, ñồng thời ñóng tiếp ñiểm thường mở OL12 cấp ñiện cho rơle trung gian RL5 ñèn ð9 sáng báo trạng thái bơm M1 bị cố Khi ñó, tiếp ñiểm thường mở RL51 rơle trung gian RL5 ñóng lại, cấp ñiện cho còi báo báo cho người vận hành biết có cố Muốn ngắt còi ta ấn nút ấn khẩn cấp OFF5, ñó tiếp ñiểm thường ñóng nút ấn khẩn cấp mở còi bị cắt ñiện Khi ñộng M2 bị tải, rơle nhiệt OL2 tác ñộng, tiếp ñiểm thường ñóng OL21Học mở raliệu ngắt ĐH ñộng Cần M1, Thơ ñồng thời tâm @ ñóng Tài tiếp liệuñiểm họcthường tập mở OL nghiên cứu 22 cấp ñiện cho rơle trung gian RL6 ñèn ð10 sáng báo trạng thái bơm M2 bị cố Khi ñó, tiếp ñiểm thường mở RL61 rơle trung gian RL6 ñóng lại, cấp ñiện cho còi báo báo cho người vận hành biết có cố Muốn ngắt còi ta ấn nút ấn khẩn cấp OFF5, ñó tiếp ñiểm thường ñóng nút ấn khẩn cấp mở còi bị cắt ñiện Khi bơm gió bị tải, rơle nhiệt OL3 tác ñộng, tiếp ñiểm thường ñóng OL31 mở ngắt ñiện bơm gió, ñồng thời ñóng tiếp ñiểm thường mở OL32 cấp ñiện cho rơle trung gian RL7 ñèn ð12 sáng báo trạng thái bơm gió bị cố Khi ñó, tiếp ñiểm thường mở RL71 rơle trung gian RL7 ñóng lại, cấp ñiện cho còi báo báo cho người vận hành biết có cố Muốn ngắt còi ta ấn nút ấn khẩn cấp OFF5, ñó tiếp ñiểm thường ñóng nút ấn khẩn cấp mở còi bị cắt ñiện Khi van ñiện bị tải, rơle nhiệt OL4 tác ñộng, tiếp ñiểm thường ñóng OL41 mở ngắt ñiện van ñiện, ñồng thời ñóng tiếp ñiểm thường mở OL42 cấp ñiện cho rơle trung gian RL8 ñèn ð17 sáng báo trạng thái van ñiện bị cố Khi ñó, tiếp ñiểm thường mở RL81 rơle trung gian RL8 ñóng lại, cấp ñiện cho còi báo báo cho người vận hành biết có cố Muốn ngắt còi ta ấn nút ấn khẩn cấp OFF5, ñó tiếp ñiểm thường ñóng nút ấn khẩn cấp mở còi bị cắt ñiện 5.3.4 Dừng toàn hệ thống: Chuyển công tắc gạt S vị trí Ngắt CB ba pha mạch ñiều khiển SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 76 Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau Ngắt CB ba pha cấp cho biến tần (nếu chạy chế ñộ AUTO) Ngắt CB ba pha tổng cung cấp cho tủ ñiện 5.4 Một số hư hỏng cách khắc phục: 5.4.1 Khi mở máy nước không lên: Nguyên nhân chưa có nước mồi ống hút, hở ñường ống hút, ñộng quay ngược Khắc phục cách kiểm tra xem ñã có nước mồi chưa, ñường ống hút có hở không, chiều quay ñộng có quay ngược hay không Nếu quay ngược ñảo lại thứ tự hai ba pha ñặt vào ñộng 5.4.2 Lưu lượng giảm làm việc: Nguyên nhân tốc ñộ ñộng giảm, van khóa mở không hết Khắc phục cách kiểm tra lại khóa van, ñiện áp nguồn sửa chữa ñộng ñiện 5.4.3 ðộng bị nóng, có tiếng kêu lạ: Nguyên có vật Thơ lạ gây @ kẹt bơm, chạytập lâu mà mở van Trung tâm Học liệunhân ĐHdoCần Tài ñộng liệu học vàkhông nghiên cứu ñầu ñẩy, pha ñiện vào ñộng Khắc phục cách kiểm tra ñộng hệ thống ñiện cấp cho ñộng cơ, ñầu nối dây dẫn, khóa van 5.4.4 Bơm không hoạt ñộng nước bể chứa ñầy: Nguyên nhân hỏng tiếp ñiểm rơle báo mức nước ñiện tử, ñầu cảm biến rơle bị bẩn, tiếp xúc chân rơle không tốt Khắc phục cách kiểm tra, sửa chữa tiếp ñiểm hay thay dây nối, ñánh ñầu cảm biến 5.4.5 Biến tần không hoạt ñộng: 5.4.5.1 Sự cố trình tăng tốc hay giảm tốc: Nguyên nhân giá trị dòng ñiện giới hạn nhỏ Khắc phục cách tăng giá trị dòng ñiện tới hạn, tăng thời gian gia tốc giảm tốc SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 77 Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau 5.4.5.2 Sụt áp trình tăng tốc hay giảm tốc: Nguyên nhân ñiện áp nguồn không phù hợp, sụt áp, cố pha Khắc phục cách kiểm tra cải thiện lại ñiều kiện nguồn ñiện cung cấp 5.4.5.3 Quá dòng trình tăng tốc hay giảm tốc: Nguyên nhân trình gia tốc hay giảm tốc ñột ngột, ngắn mạch hay cố chạm ñất Khắc phục cách tăng thời gian gia tốc hay giảm tốc, xử lý cố ngắn mạch hay chạm ñất 5.4.5.4 Quá tải trình tăng tốc hay giảm tốc: Nguyên nhân ñộng vận hành với tải vượt tải ñịnh mức cho phép, thiết bị bảo vệ nhiệt ñiện ñược cài ñặt chưa hợp lý Khắc phục cách giảm tải, tăng dung lượng biến tần ñộng 5.4.5.5 Quá áp trình tăng tốc hay giảm tốc: Trung Nguyên nhân lượng tái sinh tăng ñột ngột làm cho ñiện áp DC biến Học tần vượt ĐH giá trịCần xác ñịnh tâm liệu Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu Khắc phục cách tăng thời gian giảm tốc, sử dụng ñiện trở hãm với dung lượng lớn 5.5 Lợi ích việc sử dụng biến tần ñiều khiển tốc ñộ ñộng cơ: Việc sử dụng biến tần ñiều khiển tốc ñộ ñộng ñại ña số trường hợp làm phù hợp công suất ñiện cung cấp cho ñộng với yêu cầu phụ tải biến ñổi, ñặc biệt với thiết bị tiêu thụ ñiện quạt, bơm ly tâm… Các thiết bị thường có ñặc tính sau: + Tỉ lệ lưu lượng dòng chảy Q = kn + Moment quay M = kn2 + Công suất P = kn3 Trong ñó, k: số n: tốc ñộ ñộng Do ñó, công suất yêu cầu cần thiết giảm tỉ lệ lưu lượng dòng chảy giảm, ta thấy rõ qua bảng sau: SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 78 Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau Tốc ñộ n (%) 100 90 80 70 60 50 Trung Tỉ lệ lưu lượng dòng chảy Q (%) Công suất cần thiết yêu cầu P(%) 100 100 90 72.9 80 51.2 70 34.3 60 21.6 50 12.5 Nếu lưu lượng dòng chảy giảm ñi 30%, tức 70% có hai trường hợp sau: + Nếu không sử dụng biến tần ñể ñiều khiển tốc ñộ ñộng công suất ñộng không ñiều chỉnh ñược tốc ñộ nên phải tiêu tốn 100% công suất ñiện + Nếu sử dụng biến tần ñể ñiều khiển tốc ñộ ñộng công suất ñộng ñiều chỉnh ñược tốc ñộ nên theo bảng số liệu tiêu tốn 34.3% công suất ñiện Do vậy, với việc sử dụng biến tần ñã tiết kiệm gần 66% công suất ñiện Ta xét ñộng vơ bơm M1 có công suất ñịnh mức Pñm = 18.5kW, hiệu suất η = 89% làm việc với 50% lưu lượng dòng chảy thời gian 3000 6000 hoạt ñộng phụ tải ( tức 3000 ñầy tải 3000 non tải với 50% lưu lượng dòng chảy ) + Nếu không sử dụng biến tần ñể ñiều khiển tốc ñộ ñộng cơ: tâm Học ĐHcủa Cần Côngliệu suất ñiện ñộngThơ là: @ Tài liệu học tập nghiên cứu P= Pñm 18.5 = = 20.787 kW η 0.89 Rõ ràng với công suất này, lưới ñiện phải cung cấp cho ñộng 6000 vận hành + Nếu sử dụng biến tần ñể ñiều khiển tốc ñộ ñộng cơ: Hiệu suất toàn lúc ηΣ = 80% Từ bảng số liệu trên, ta thấy công suất cần yêu cầu giảm nhiều 12.5% tức cần ñộng có công suất P = 18.5 x 0.125 = 2.313 kW Vậy công suất ñiện cung cấp cho ñộng biến tần tải 50% lưu lượng dòng chảy là: P= 2.313 = 2.891 kW 0.8 Như vậy, ta sử dụng ñộng có công suất ñịnh mức Pñm = 18.5 kW, 3000 tỉ lệ lưu lượng dòng chảy 50%, dùng biến tần ta ñã tiết kiệm ñược công suất là: P = 20.787 – 2.891 = 17.896 kW Với ñơn giá tiền ñiện 1000 ñồng / kWh 3000 tiết kiệm ñược là: 17.896 x 3000 x 1000 = 53688000 ñồng / năm Tóm lại, sử dụng biến tần ñiều khiển tốc ñộ ñộng có lợi ích sau: SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 79 Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau Trung + Khi vận hành tốc ñộ trung bình, ñiện áp giảm hoàn toàn tỉ lệ với tốc ñộ tổng dòng ñiện tiêu thụ không ñổi tốc ñộ vận hành Vì vậy, công suất tiêu thụ giảm xuống nên tiết kiệm ñược ñiện tiền ñiện việc sử dụng ñúng phù hợp với phụ tải + Tốc ñộ vận hành biến thiên biến tần tiết kiệm ñược lượng ñiện, ñiều ñúng với ứng dụng + Khi so sánh phương pháp braking với nguồn ñiện dân dụng cho ñộng vận hành tốc ñộ trung bình, việc tiết kiệm lượng ñiện thực cách biến thiên tốc ñộ vận hành với biến tần ðây phương pháp tạo lượng trở lại từ trình sản sinh lượng ngược cung cấp lại cho hệ thống Quá trình loại trừ ñược việc thất thoát lượng ñộng biến tần So sánh phương pháp dùng ñiện trở hãm, thay lượng ñược tiêu tán ñiện trở ngược, lượng ñó ñược dùng ñể sản sinh ñiện trở lại + Có khả sử dụng ñộng không ñồng trình sản xuất cần ñiều chỉnh tốc ñộ ðộng không ñồng có giá thành rẽ hơn, dễ dàng vận hành bảo dưỡng loại ñộng khác + Tăng tính linh hoạt quy mô sản xuất + Tính an toàn ñộ tin cậy cao + Giá thành sản phẩm rẽ tiết kiệm ñược chi phí tiền ñiện Ngoài ra, sử dụng biến tần ñạt ñược kết sau: + Không cần thay ñộng phụ tải tăng + Không cần tháo dỡ biến tần tháo dỡ ñộng + Nhiều Thơ ñấu vào@ mộtTài biếnliệu tần học tập nghiên cứu tâm Học liệuñộng ĐHcơCần + Dùng biến tần giảm công suất cần trang bị cho máy phát ñiện dự phòng + Dùng biến tần vận hành ñộng với tốc ñộ từ vài % ñến vài trăm % so với tốc ñộ ñịnh mức ñộng + Giảm tiếng ồn, tăng tuổi thọ ñộng SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 80 Ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 6.1 Kết luận: Gần bốn tháng thực ñề tài, tham khảo tài liệu, báo cáo khoa học, tìm hiểu nguyên lý hoạt ñộng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm hiệu lợi ích mang lại, ñến ñề tài ñã hoàn thành Với ñề tài này, ñã giúp em tìm hiểu ñược nhiều kiến thức biến tần khả ứng dụng việc ñiều khiển ñộng cụ thể bơm Nhà máy nước Nàng Mau khả tự ñộng hóa hiệu tiết kiệm ñiện mà mang lại Tuy nhiên, ñề tài giới hạn việc tìm hiểu ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước nên chưa thể thấy ñược hết tiện ích khả ứng dụng rộng rãi biến tần công nghiệp 6.2 ðề nghị: Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu ðề tài tìm hiểu ứng dụng biến tần việc ñiều khiển trạm bơm ñối với em Ngoài ra, biến tần ñược sử dụng công nghiệp năm gần ñây chi phí cao nên dù ñã cố gắng em tìm hiểu hết khả ứng dụng lợi ích mà mang lại lĩnh vực công nghiệp Vì thế, thời gian cho phép em xin ñược tìm hiểu thêm ứng dụng lợi ích mà biến tần mang lại lĩnh vực khác nhằm khai thác tốt tiện ích mà mang lại góp phần tăng suất, chất lượng sản phẩm, giảm tiêu hao lượng dẫn ñến tăng hiệu trình sản xuất công nghiệp nói chung SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 81 MỤC LỤC Trung CHƯƠNG 0: GIỚI THIỆU 0.4 Nội dung ñề tài luận văn -1 0.5 Phương pháp thực 0.6 Thời gian ñịa ñiểm thực CHƯƠNG I: CÁC VẤN ðỀ CƠ BẢN CỦA ðỘNG CƠ ðIỆN 1.5 Khái niệm -2 1.6 Phân loại -2 1.7 ðộng ñiện xoay chiều -3 1.7.1 Khái niệm chung -3 1.7.2 Phân loại -3 1.7.3 Cấu tạo -3 1.7.4 Nguyên lý làm việc ñộng ñiện xoay chiều 1.8 ðộng ñiện không ñồng 1.8.1 Khái niệm chung -4 1.8.2 Cấu tạo -5 1.8.3 Nguyên lý làm việc ñộng ñiện không ñồng 1.8.4 ðặc tính ñộng ñiện không ñồng CHƯƠNG II: THIẾT BỊ BIẾN TẦN -11 tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu 2.5 Khái quát 11 2.6 Phân loại - 11 2.7 Biến tần gián tiếp 11 2.7.1 Khái niệm - 11 2.7.2 Cấu tạo chung 11 2.7.3 Phân loại - 12 2.7.4 Nguyên tắc hoạt ñộng biến tần 14 2.8 Biến tần trực tiếp 18 2.8.1 Khái niệm - 18 2.8.2 Cấu tạo chung 19 2.8.3 Nguyên tắc hoạt ñộng biến tần trực tiếp 20 2.8.4 Mạch biến tần pha có số chuyển mạch m = - 22 CHƯƠNG III: ðIỀU KHIỂN TẦN SỐ ðỘNG CƠ KHÔNG ðỒNG BỘ - 27 3.1 Phương trình ñiều khiển hệ truyền ñộng ñiều tốc biến tần 27 3.1.3 ðiều tốc thấp tần số 27 3.1.4 ðiều tốc cao tần số - 28 3.2 Phương pháp ñiều khiển nghịch lưu áp - 28 3.2.7 Phương pháp ñiều chế ñộ rộng sin (Sin PWM) - 30 3.2.8 Phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung vuông (Square PWM) - 30 3.2.9 Phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung tối ưu (Optimum PWM) 30 3.2.10 Phương pháp ñiều chế theo dòng ñiện 31 Trung 3.2.11 Phương pháp ñiều rộng 31 3.2.12 Phương pháp ñiều khiển theo biên ñộ - 31 3.3 Nguyên lý làm việc nghịch lưu ñiều chế ñộ rộng sin 31 3.3.4 Nguyên lý làm việc 32 3.3.5 Phương pháp loại bỏ sóng hài ñịnh - 34 3.3.6 ðiều kiện ràng buộc ñiều chế ñộ rộng xung - 35 3.6 ðặc tính ñộng không ñồng chế ñộ tĩnh ñiều khiển phối hợp tần số ñiện áp - 36 3.6.1 ðặc tính ñộng không ñồng ñiện áp tần số không ñổi - 36 3.6.2 ðặc tính phối hợp ñiều khiển ñiện áp tần số 37 3.7 Chế ñộ hãm tái sinh hệ truyền ñộng biến tần – ñộng không ñồng 39 3.7.1 Khái niệm - 39 3.7.2 Chế ñộ hãm tái sinh hệ truyền ñộng biến tần nguồn dòng 40 3.7.3 Chế ñộ hãm tái sinh hệ truyền ñộng biến tần nguồn áp chỉnh lưu diode 41 3.7.4 Chế ñộ hãm tái sinh hệ truyền ñộng biến tần nguồn áp chỉnh lưu thyristor - 42 CHƯƠNG IV: THIẾT BỊ ðÓNG CẮT, ðIỀU KHIỂN, BẢO VỆ MẠCH ðIỆN VÀ CẢM BIẾN ðO ÁP SUẤT CHẤT LƯU - 43 4.4 Các phần tử ñiều khiển có tiếp ñiểm 43 4.4.1 Công tắc - 43 4.4.2Học Nút liệu ấn -44 tâm ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu 4.4.3 Công tắc tơ 44 4.4.4 Aptomat - 48 4.5 Rơle - 52 4.5.1 Rơle trung gian 52 4.5.2 Rơle nhiệt - 52 4.5.3 Rơle thời gian 54 4.5.4 Rơle mức nước ñiện tử - 57 4.6 Cảm biến ño áp suất chất lưu - 59 4.6.1 Áp suất nguyên lý ño áp suất 59 4.3.2 Cảm biến áp suất dựa phép ño biến dạng 61 CHƯƠNG V: TRANG BỊ ðIỆN TRẠM BƠM NHÀ MÁY NƯỚC NÀNG MAU - HUYỆN VỊ THUỶ - TỈNH HẬU GIANG 66 5.1 Khái niệm trạm bơm 66 5.2 Hệ thống ñiện trạm bơm nước tự ñộng - 68 5.2.1 Khí cụ ñiện dùng mạch - 68 5.2.3 Phần tử bảo vệ - 69 5.3 Nguyên lý hoạt ñộng 69 5.3.1 Chuẩn bị - 69 5.3.2 Chức thông số - 71 5.3.3 Chạy bơm cấp II - 73 5.3.4 Dừng toàn hệ thống - 76 5.4 Một số hư hỏng cách khắc phục 77 5.4.6 Khi mở máy nước không lên 77 5.4.7 Lưu lượng giảm làm việc 77 5.4.8 ðộng bị nóng, có tiếng kêu lạ 77 5.4.9 Bơm không hoạt ñộng nước bể chứa ñầy - 77 5.4.10 Biến tần không hoạt ñộng 77 5.5 Lợi ích việc sử dụng biến tần ñiều khiển tốc ñộ ñộng - 78 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ - 81 6.3 Kết luận 81 6.4 ðề nghị - 81 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu MỤC LỤC HÌNH Trung CHƯƠNG 0: GIỚI THIỆU CHƯƠNG I: CÁC VẤN ðỀ CƠ BẢN CỦA ðỘNG CƠ ðIỆN -2 Hình 1.1 Sơ ñồ phân loại ñộng ñiện thường gặp Hình 1.2 Stator rotor ñộng ñiện xoay chiều -4 Hình 1.3 Cấu tạo ñộng ñiện không ñồng Hình 1.4 Stator -6 Hình 1.5 Rotor lồng sóc Hình 1.6 Rotor dây quấn -7 Hình 1.7 Chiều sức ñiện ñộng dòng ñiện cảm ứng dẫn rotor -8 Hình 1.8 ðường ñặc tính ñộng không ñồng - 10 CHƯƠNG II: THIẾT BỊ BIẾN TẦN 11 Hình 2.1 Cấu tạo biến tần 12 Hình 2.2 Bộ biến tần với nghịch lưu nguồn áp ñiều biến ñộ rộng xung với chỉnh lưu dùng diode - 13 Hình 2.3 Bộ biến tần nghịch lưu nguồn áp dạng xung vuông với chỉnh lưu ñiều khiển 13 Hình 2.4 Bộ biến tần nghịch lưu dòng ñiện với chỉnh lưu ñiều khiển dùng thyristor 13 HìnhHọc 2.5 Sơliệu ñồ biến tầnCần áp giánThơ tiếp ba@ phaTài 14 tâm ĐH liệu học tập nghiên cứu Hình 2.6 Trạng thái ñấu dây pha phụ tải khoảng thời gian khác chu kỳ biến thiên ñiện áp phụ tải - 15 Hình 2.7 ðồ thị ñiện áp phụ tải va, vb, vab dòng ñiện pha a phụ tải ia 16 Hình 2.8 Sơ ñồ biến tần dòng ba pha gián tiếp 17 Hình 2.9 ðồ thị dòng ñiện phụ tải ba pha ia, ib, ic xung dòng ñiện ñiều khiển mở thyristor T1, T2, T3, T4, T5, T6 18 Hình 2.10 Sơ ñồ nguyên tắc biến tần trực tiếp - 19 Hình 2.11 ðồ thị vL iL lý tưởng 19 Hình 2.12 Biến tần trực tiếp pha ñơn giản có mạch ñầu vào pha, phụ tải trở 20 Hình 2.13 ðiện áp vL, dòng ñiện iL phụ tải, dòng ñiện qua thyristor iT1, iT2, iT3, iT4 ñồ thị dòng ñiện sơ cấp máy biến áp is α = α ≠ - 21 Hình 2.14 Mạch biến tần trực tiếp pha có số chuyển mạch m = 22 Hình 2.15 ðồ thị ñiện áp phụ tải vL mạch biến tần pha có m = góc mở thyristor α = - 23 Hình 2.16 Quan hệ α1, α2 θ2 = ωt 24 Hình 2.17 Các sóng M+ M- thyristor thuộc nhóm chỉnh lưu G1và G2 25 Hình 2.18 Xác ñịnh thời ñiểm mở dẫn ñiện thyrisrtor 26 Hình 2.19 Mạch biến tần trực tiếp pha có số chuyển mạch m = vận hành chế ñộ làm việc ñồng thời nhóm G1, G2 26 CHƯƠNG III: ðIỀU KHIỂN TẦN SỐ ðỘNG CƠ KHÔNG ðỒNG BỘ - 27 Trung Hình 3.1 ðặc tính ñiều khiển tỷ số ñiện áp tần số số - 28 Hình 3.2 ðặc ñiểm ñiều khiển ñiều tốc biến tần ñộng không ñồng - 28 Hình 3.3 Sơ ñồ nguyên lý biến tần xoay chiều – chiều – xoay chiều thường dùng - 29 Hình 3.4 Sơ ñồ nguyên lý biến tần xoay chiều – chiều – xoay chiều SPWM - 29 Hình 3.5 Thứ tự xếp xung hình chữ nhật biên ñộ tương ñương với sóng hình sin - 31 Hình 3.6 Phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung 32 Hình 3.7 ðiện áp mang vp chu kì - 33 Hình 3.8 Xung lưỡng cực có bề rộng biến thiên 34 Hình 3.9 ðặc tính ñộng không ñồng ñiện áp tần số không ñổi - 36 Hình 3.10 Mạch ñiện tương ñương trạng thái ổn ñịnh ñộng ñiện cảm ứng sức ñiện ñộng cảm ứng - 38 Hình 3.11 ðặc tính chế ñộ ñiều chế phối hợp ñiện áp – tần số khác - 39 Hình 3.12 ðặc tính hãm tái sinh ñộng không ñồng 40 Hình 3.13 Sơ ñồ biến tần nguồn dòng ñộng không ñồng - 41 Hình 3.14 Mạch hãm hệ biến tần nguồn áp chỉnh lưu diode ñộng không ñồng - 41 Hình 3.15 Cấu trúc biến tần nguồn áp chỉnh lưu thyristor ñộng không ñồng - 42 CHƯƠNG IV: THIẾT BỊ ðÓNG CẮT, ðIỀU KHIỂN, BẢO VỆ MẠCH ðIỆN VÀ CẢM BIẾN ðO ÁP SUẤT CHẤT LƯU 43 Hình 4.1 Công tắc chuyển mạch 43 HìnhHọc 4.2 Kíliệu hiệu công 43 tâm ĐH tắc Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu Hình 4.3 Các loại nút ấn 44 Hình 4.4 Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo công tắc tơ kí hiệu tiếp ñiểm cuộn hút công tắc tơ 46 Hình 4.5 Nguyên lý cấu tạo aptomat dòng cực ñại ñiện áp thấp - 49 Hình 4.6 Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo aptomat chống giật pha - 50 Hình 4.7 Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo aptomat chống giật ba pha - 51 Hình 4.8 Nguyên lý hoạt ñộng rơle nhiệt - 53 Hình 4.9 Giản ñồ thời gian dạng tiếp ñiểm 55 Hình 4.10 Sơ ñồ bố trí cực ñấu dây rơle thời gian ñiện tử 56 Hình 4.11 Mạch ñiện RC phóng nạp tụ ñiện C - 57 Hình 4.12 Rơle mức nước ñiệntử - 57 Hình 4.13 Mạch nguyên lý làm việc rơle báo mức nước ñiện tử 58 Hình 4.14 ðo áp suất ñộng ống Pitot 60 Hình 4.15 ðo áp suất ñộng màng - 60 Hình 4.16 Phần tử biến dạng kiểu ống hình trụ - 61 Hình 4.17 Lò xo ống 61 Hình 4.18 Sơ ñồ cấu tạo ống xiphông 62 Hình 4.19 Sơ ñồ màng ño áp suất - 62 Hình 4.20 Sơ ñồ cấu tạo màng dẻo có tâm cứng 63 Hình 4.21 Bộ chuyển ñổi kiểu cảm ứng 63 Hình 4.22 Sơ ñồ cấu tạo nguyên lý biến ñổi kiểu biến áp vi sai - 64 Hình 4.23 Bộ chuyển ñổi kiểu diện dung 64 Hình 4.24 Sơ ñồ nguyên lý cảm biến áp trở 65 Hình 4.25 Cảm biến kiểu áp ñiện - 65 CHƯƠNG V: TRANG BỊ ðIỆN TRẠM BƠM NHÀ MÁY NƯỚC NÀNG MAU HUYỆN VỊ THUỶ - TỈNH HẬU GIANG 66 Hình 5.1 Sơ ñồ quy trình sản xuất nước ngầm ñơn giản - 66 Hình 5.2 Trạm bơm thực tế - 67 Hình 5.3 Các ñộng bơm 68 Hình 5.4 Van ñiện - 69 Hình 5.5 Sensor áp suất 69 Hình 5.6 Biến tần SAMCO –vm05 - 69 Hình 5.7 ðặc tính V/f - 71 Hình 5.8 Giới hạn tần số tần số 72 Hình 5.9 Mối quan hệ tần số tín hiệu tương tự 72 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ - 81 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu [...]... Tiến 10 Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau CHƯƠNG II THIẾT BỊ BIẾN TẦN 2.1 Khái quát: Biến tần là thiết bị dùng ñể chuyển ñổi ñiện áp hoặc dòng ñiện xoay chiều ở ñầu vào từ một tần số này thành ñiện áp hoặc dòng ñiện có tần số khác ở ñầu ra Biến tần ñược dùng ñể ñiều khiển vận tồc ñộng cơ xoay chiều theo phương pháp ñiều khiển tần số, theo ñó tần số của lưới... ở mọi tần số 2.3 Biến tần gián tiếp: 2.3.1 Khái niệm: Biến tần gián tiếp dùng khâu chỉnh lưu ñể tạo ra nguồn một chiều, nó biến ñổi nguồn một chiều ra nguồn xoay chiều có tần số mong muốn 2.3.2 Cấu tạo chung: Cấu tạo cơ bản của một biến tần có hình dạng như sau: SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 11 Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau Hình 2.1 Cấu tạo cơ bản của biến tần Mỗi... thống ñiều tốc biến tần biến áp ñược cấp ñiện bởi bộ biến tần xoay chiều - một chiều - xoay chiều thông dụng, muốn nhận ñược tần số ñiện áp theo yêu SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 28 Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau cầu của ñiều tốc biến tần phù hợp với chế ñộ ñiều khiển bộ chỉnh lưu nhất thiết phải ñiều chỉnh ñược Lúc ñiều tốc phải ñồng thời ñiều khiển bộ chỉnh lưu... chiều từ G1 sang G2 Hình 2.19 Mạch biến tần trực tiếp một pha có chỉ số chuyển mạch m = 3 vận hành ở chế ñộ làm việc ñồng thời của các nhóm G1, G2 SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 26 Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau CHƯƠNG III ðIỀU KHIỂN TẦN SỐ ðỘNG CƠ KHÔNG ðỒNG BỘ 3.1 Trung Phương trình ñiều khiển cơ bản của hệ truyền ñộng ñiều tốc biến tần: Khi ñiều tốc ñộng cơ ñiện,... tương ứng nữa sóng dương hay nữa sóng âm của dòng ñiện ib của pha b SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 14 Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau Khi T2 hay T5 dẫn, sẽ hình thành tương ứng nữa sóng dương hay nữa sóng âm của dòng ñiện ic của pha c Có thể xét sự hình thành ñiện áp của các pha a, b, c của phụ tải ñộng cơ qua sáu tổ hợp ñấu dây giữa các pha a, b, c của ñộng cơ tương ứng. .. chiều ở ngõ ra với trị hiệu dụng và tần số ñiều khiển ñược, trị hiệu dụng và tần số ñiện áp ngõ ra luôn nhỏ hơn trị hiệu SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 18 Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau dụng và tần số của ñiện áp nguồn Từ ñiện thế cung cấp xoay chiều hình sin với tần số 50/60 Hz, ta có thể tạo ñược ñiện thế xoay chiều hình sin với tần số thay ñổi ñược bằng cách “cắt... là trị số hiệu dụng của ñiện áp pha va, vb, vc của thứ cấp máy biến áp Vdc2 = nguồn Mạch biến tần với hai nhóm chỉnh lưu song song ngược G1, G2 có thể vận hành theo hai kiểu: SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 22 Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau 2.4.4.1 Kiểu vận hành ñộc lập của các nhóm chỉnh lưu G1 và G2: Khi nhóm G1 hoạt ñộng, nhóm này ñược cấp xung ñiều khiển mở các... khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Hình 2.13 ðiện áp vL, dòng ñiện iL của phụ tải, dòng ñiện qua các thyristor iT1, iT2, iT3, iT4 và ñồ thị dòng ñiện sơ cấp máy biến áp is khi α = 0 và khi α ≠ 0 SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 21 Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau 2.4.4 Mạch biến tần một pha có chỉ số chuyển... và tần số là hằng Nhưng sức ñiện ñộng cảm ứng trong nhóm cuộn dây là khó ñiều khiển, lúc trị số sức ñiện ñộng khá cao, có thể bỏ qua lượng sụt áp trở kháng rò từ của nhóm cuộn dây stator và coi ñiện áp pha của stator U1 ≈ E1 cho nên: U1 = const f (3.3) ðây là phương thức ñiều khiển tỉ số ñiện áp và tần số là hằng SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 27 Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước. .. GN việcliệu ở chếhọc ñộ nghịch + Từliệu t0 ñếnĐH + Từ t1 ñến t2: vL > 0, iL > 0, GP làm việc ở chế ñộ chỉnh lưu + Từ t2 ñến t3: vL < 0, iL > 0, GP làm việc ở chế ñộ nghịch lưu + Từ t3 ñến t4: vL < 0, iL < 0, GN làm việc ở chế ñộ chỉnh lưu Hình 2.11 ðồ thị vL và iL lý tưởng SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến 19 Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau 2.4.3 Nguyên tắc hoạt ñộng của