Sao-Tam Giác

Như chúng ta đã biết khởi động chuyển đổi sao tam giác mục đích là để giảm dòng khởi động của động cơ (thay đổi U đặt vào cuộn dây của động cơ). Phương án này được sử dụng rất rộng rãi cho các động cơ từ 20HP trở lên vì kinh tế và dễ bảo trì thay thế.

Dưới dây là Sơ đồ đấu nối mạch điện khởi động sao tam giác tối ưu nhất

 

K: Khởi động từ nguồn

S: Khởi động từ cho cuộn sao

TG: Khởi động từ cho cuộn tam giác

RH: Rờ le nhiệt bảo vệ động cơ

T: Rờ le thời gian (có cuộn hút 380VAC)

DC: Động cơ điện 6 đầu dây 3P

CC: Cầu chì bảo vệ điều khiển 2A

OFF: Nút nhấn off

ON: Nút nhấn on

————————————

K (13-14) Tiếp điểm thường hở của khởi động từ K

K (A1-A2) Cuộn hút khởi động từ K

TG (11-12) Tiếp điểm thường đóng của khởi động từ Tam Giác TG

T (A1-A2) Cuộn hút timer thời gian Y/A

T (55-56) Tiếp điểm thường đóng mở chậm của rờ le thời gian T

S (A1-A2) Cuộn hút khởi động từu Sao Y

TG (13-14) Tiếp điểm thường hở của khởi động từ Tam Giác TG

T (67-68) Tiếp điểm thường hở đóng chậm của rờ le thời gian T

S (11-12)  Tiếp điểm thường đóng của khởi động từ Sao S

RH (95-96) Tiếp điểm thường đóng của rờ le nhiệt RH

RH (97-98) Tiếp điểm thường đóng của rờ le nhiệt RH

Cách kiểm tra động lực sau đi đấu đúng motor như sau:

  • U1 (vị trí 1 trên khởi động từ K) với U2 (vị trí 3 trên khởi động từ A) cùng cuộn dây nên có điện trở.
  • V1 (vị trí 2 trên khởi động từ K) với V2 (vị trí 1 trên khởi động từ A) cùng cuộn dây nên có điện trở.
  • W1(vị trí 3 trên khởi động từ K) với W2(vị trí 4 trên khởi động từ A) cùng cuộn dây nên có điện trở.

1. Yêu cầu bài toán

Tính chọn và thiết kế mạch khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha bằng phương pháp đổi nối Sao (Y) – Tam giác (Δ). 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

Ta sử dụng thiết bị của hãng Schneider.

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

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 cotalogue, 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 cho tải AC-3, dòng điện từ 138A như sau:

Hình 4. Tra catalogue để chọn Motor CB.

Ta chọn Motor CB có mã GV2ME14.

Hình 5. Chọn Motor CB có mã GV2ME10.

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

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 loại 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 RE22R2QTMR.

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 catalog, ta được:

Hình 14. Tra catalogue để chọn đèn báo.

Ta chọn các loại đèn báo sau:

a) Đèn xanh (Green)

Hình 15. Đèn báo màu xanh lá – XB7EV03MP3.

b) Đèn đỏ (Red)

Hình 16. Đèn báo màu đỏ – XB7EV04MP3.

c) Đèn vàng (Yellow)

Hình 17. Đèn báo màu vàng – XB7EV05MP3.

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

Hình 18. Tra catalogue để chọn nút nhấn dừng khẩn cấp (ESTOP).

Hình 19. Chọn nút nhấn dừng khẩn – XB5AS8445.

b) 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.

c) 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 Icb = 14,24A. Ta áp dụng công thức tính tiết diện dây dẫn:

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 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.

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

4. Sơ đồ nguyên lý

a) Mạch động lực

Hình 21. Mạch động lực khởi động động cơ không đồng bộ theo phương pháp đổi nối Sao – Tam Giác (Y/Δ).

Các phần tử có trong mạch động lực:

  • MCB1: MCB 3 pha, cấp nguồn cho mạch động lực.
  • K1: Contactor, điều khiển dòng điện vào động cơ, hệ thống sẵn sàng hoạt động.
  • K2: Contactor, điều khiển động cơ chạy theo kiểu Tam giác (Δ).
  • K3: Contactor, điều khiển động cơ chạy theo kiểu Sao (Y).
  • OVR: Relay nhiệt, bảo vệ quá tải cho hệ thống.
  • F2, F3, F4: Cầu chì bảo vệ các đèn báo pha P1, P2, P3.

b) Mạch điều khiển

Hình 22. Mạch điều khiển khởi động động cơ không đồng bộ theo phương pháp đổi nối Sao – Tam Giác (Y/Δ).

Các phần tử có trong mạch điều khiển:

  • MCB2: 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.
  • TR: Relay thời gian (Timer Relay), định thời gian để động cơ chuyển từ Y(Star) sang Δ(Delta).
  • P4: Đèn báo động cơ đang chạy ở chế độ Sao (Y).
  • P5: Đèn báo động cơ đang chạy ở chế độ Tam giác (Δ).
  • P6: Đèn báo động cơ đang gặp sự cố quá tải.

5. Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch điện

  • Đóng MCC1 cấp điện cho mạch động lực; đóng MCB2 cấp điện cho mạch điều khiển.
  • Nhấn nút khởi động S3 (START), động cơ bắt đầu quay; dòng điện 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, dòng điện đi qua cuộn hút TR (7-2) của relay thời gian và tiếp điểm thường đóng TR (8-5), qua tiếp điểm thường đóng K2 (21-22) xuống cuộn hút contactor K3 (A1-A2); đèn P4 sáng báo hiệu động cơ đang hoạt động và chạy ở chế độ Sao (Y).
  • Sau thời gian định sẵn cho relay thời gian, tiếp điểm thường đóng TR (8-5) hở ra, đồng thời tiếp điểm thường hở TR (8-6) đóng lại, dòng điện qua tiếp điểm thường đóng của contactor K3 (21-22) xuống cuộn hút contactor K2 (A1-A2); đèn P5 sáng báo hiệu động cơ đang hoạt động và chạy ở chế độ Tam giác (Y).
  • 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. Thiết kế tủ điện trên phần mềm EPLAN Electric P8

a) Layout 3D tủ điện

Hình 23. Layout 3D tủ điện.

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

Hình 24. Xuất bản vẽ 2D phục vụ công tác thi công.