Tìm hiểu & thiết kế cải tiến hệ thống điều khiển trạm bơm Đò Neo

g để tiêu úng với diện tích hơn 6.000 ha, toàn bộ thiết bị của trạm bơm đều được nhập từ nước ngoài. Đơn vị quản lý trạm bơm là công ty khai thác Công trình thuỷ lợi Hải Dương thuộc Sơ Nông nghiệp và phát triển nông thôn Hải Dương. Trạm bơm được xây dựng với diện tích là 280 m2 được xây dựng 3 tầng 10 khoang, 9 khoang để đặt máy với dầm khung bằng bêtông, phần dưới cùng đặt hệ thống ống hút. Phần tầng giữa đặt bệ máy bơm, trục trung gian, ống xả và các đường cáp điện cho các máy. Tầng trên cùng đặt bộ máy động cơ có bơm, các tủ điều khiển, tủ đầu vào và các thiết bị dùng để sửa chữa, phần cửa hút được xây tương đương với 9 khoang đặt máy có các khối bê tông cấu tạo chống dòng xoáy, có thước đo vạch nước, các cửa đều có các tấm lưới chắn. Bể xả được đổ bằng bêtông độc lập với công trình của trạm bơm để hạn chế tối đa ảnh hưởng quá trình hoạt động của nhà máy với công trình, 9 máy đều được bơm xây dựng làm 3 cửa đổ, mỗi cửa đều có cánh đóng mở bằng bê tông. Hệ thống đóng mở có tạo giun xoắn thông qua bộ giảm tốc và hệ truyền lực bánh răng. Ngoài các cánh cổng bằng sắt, các cánh cổng bằnh sắt dày đều có đường rèm ngoài bằng cao su để hạn chế tối đa mức rò từ ngoài vào bể xả, nó được kết hợp với những cánh cổng bằng bêtông được đóng xuống khi mực nước ngoài bể xả lớn hơn mực nước trong bể hút cho phép. Ngoài khu vực nhà máy bơm tiêu thì trạm bơm còn có khu vực riêng cung cấp điện cho toàn bộ nhà máy bằng 3 biến thế loại 750 KVA và một biến thế 100 KVA cung cấp cho hệ thống tự dùng. 1.1.1.Tủ đầu vào (Input Panel): Trạm bơm Đò Neo gồm 9 máy bơm, được chia làm 3 nhóm, mỗi nhóm 3 máy bơm được điều khiển từ mỗi tủ riêng biệt. Mỗi tủ lại được chia ra làm 2 phần riêng biệt: tủ đầu vào và tủ khởi động bơm. Tại các tủ đầu vào đường cáp 3 pha từ máy biến áp 35KV công suất 750KVA đưa đến đấu qua một áp tô mat tổng 1250A loại ACB. Phía trước aptomat tổng có 3 đường nối với một biến áp đo lường (PT-012) loại 50VA. Tại đây đ iện áp được hạ từ 400V xuống còn 110V,rồi đưa đến chuyển mạch đo áp 3 pha (VS-01). Phía sau aptotmat tổng có đặt các biến dòng CT-011, CT-012, CT-013, loại 50VA. Qua các biến dòng này dòng điện từ 1200A được hạ xuống còn 5A phù hợp với dòng làm việc của các thiết bị đo lường: KW (công to met), KWH-01 (đo công suất tác dụng), KVAR-H-01 (đo công suất phản kháng). Rồi cuối cùng đưa tới các Ampekế: AR, AS, AT. Tủ đầu vào là nơi nhận điện áp từ máy biến áp 35 KV/400-230V, công suất 750 KVA. Trên mặt tủ đầu vào có đặt các thiết bị đo lường và chỉ thị sau: Thiết bị đo lường: V- 01: Vôn kế (tủ số 1). AR- 01: Ampe kế (tủ số 1). AS - 01:Ampe kế (tủ số 1). AT - 01: Ampe kế (tủ số 1). KW - H- 01: Oát kế đo công suất tác dụng (P). KVAR-H-01: Oát kế đo công suất phản kháng (Q). KW-01: Công tơ met. VS-01: Chuyển mạch đo áp ba pha. Các đèn chỉ thị: CP-011, CP-012, CP-013, CP-014: Các đèn chỉ thị trạng thái của 2 động cơ ( dừng hay chạy). CS-01: Control Switch (công tắc điều khiển). PB-1L; PB-1R; PB-1S: Báo Reset, Stop và Lamp Test (thử đèn). BZ-02: còi báo. 1.1.2. Tủ khởi động bơm (Pump Starter Panel): Trên bề mặt của bảng khởi động có đặt các thiết bị sau: V1: Vôn met. A1: Ampe met. SL: Thiết bị chỉ thị và cảnh báo các sự cố. 52H-1: Thiết bị tính giờ máy chạy. 49W-1: Bộ điều khiển và chỉ thị nhiệt độ cuộn dây động cơ. VS-1: Chuyển đổi đo áp 3 pha. AS-1: Chuyển đổi đo dòng. COS-1: Công tắc chọn chế độ: độc lập hay liên động. CP-11; CP-12: Đèn chỉ thị trạng thái của động cơ bơm nước (chạy hay dừng). CP-13; CP-14: Đèn chỉ thị trạng thái của động cơ bơm mỡ (chạy hay dừng). PB-11; PB-12: Nút ấn Start/Stop động cơ bơm nước. PB-13; PB-14: Nút ấn Start/Stop động cơ bơm mỡ. PB-1L; PB-1S; PB-1R; Các nút ấn Alarm Lamp Test (thử đèn); Stop (dừng); Reset (đặt lại trạng thái). BZ-1: Còi báo. 3E-1: Chỉ thị của rơ le 3 phần tử.. 51G-1: Chỉ thị báo quá dòng chạm đất. CP-A1: Chỉ thị nhiệt độ bơm nước. CP-A1: Chỉ thị nhiệt độ bơm mỡ. CP-D1: Thiết bị tính giờ máy chạy. SL: Bảng chỉ thị trạng thái và các cảnh báo, sự cố bao gồm: + Pump Ready: Bơm sẵn sàng chạy. + Grease Tank Oil Level Low: Mức mỡ bình chứa thấp. + Under Voltage: Thấp áp. + Over Curent Ground: Dòng chạm đất lớn. + 3 Element Relay: Rơ le 3 phần tử. + Motor Bearing Temp: Nhiệt độ động cơ bơm nước. + Suction Level Low: Mức nước hút thấp. + Grease Pump Overload: Bơm mỡ quá tải. + Pump Bearing Temp: Nhiệt độ của bơm nước. + Winding Temp. High: Nhiệt độ cuộn dây cao. + Auto TR. Temp. High: Nhiệt độ biến áp tự ngẫu cao. + Negative Phase: Mất pha. 1.2. Tìm hiểu động cơ bơm: Động cơ bơm thường là động cơ xoay chiều ba pha rôto lồng sóc, động cơ này được sử dụng rộng rãi trong thực tế vì nó có rất nhiều ưu điểm như: cấu tạo đơn giản, giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắc chắn so với loại động cơ khác. Ngoài ra động cơ này dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần phải trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo. Nhược điểm của động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc là điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn. Do vậy động cơ này phù hợp với tải là máy bơm vì máy bơm thì không cần phải điều chỉnh tốc độ. Theo nguyên lý cảm ứng điện từ, khi ta đặt điện áp ba pha vào dây quấn stato thì trong nó sẽ sinh ra một từ trường quay với tốc độ đồng bộ. w = trong đó: f1 : là tần số nguồn cấp; p : là số đôi cực của động cơ. Từ trường này quét qua dây quấn rôto và cảm ứng trong đó một suất điện động E2 được xác định theo quy tắc bàn tay phải. Do dây quấn stato được tạo thành mạch kín nên sức điện động E2 sinh ra dòng điện I2 cùng chiều nhau. Giữa dòng điện I2 và từ trường quay tạo thành một lực điện từ Fđt được xác định theo quy tắc bàn tay trái. Dưới tác dụng của lực điện từ làm cho rôto quay theo chiều của từ trường quay. 1.2.1. Đường đặc tính của động cơ bơm: Động cơ của máy bơm thường là động cơ xoay chiều rôto lồng sóc, động cơ này được sử dụng rộng rãi trong thực tế do những ưu điểm của nó như: cấu tạo đơn giản, giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắc chắn so với động cơ điện xoay chiều ba pha nên không cần phải trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo. Để thuận tiện cho việc sử dụng động cơ bơm không đồng bộ rôto lồng sóc vào thiết bị máy bơm thì ta cần phải hiểu rõ đặc tính cơ bản của hoạt động này. Do vậy để tìm phương trình của đặc tính cơ của động cơ ta dựa vào điều kiện cân bằng công suất của động cơ. Công suất điện từ chuyển từ statl sang tôto: P = Mđt.W1, Mđt là mômen điện từ của động cơ. Nếu bỏ qua tổn thất phụ thì Mđt = Mcc = M. Pđt: công suất điện từ chia làm hai phần. Pcơ: công suất cơ đưa ra trên trục động cơ. DP2: công suất tổn hao đồng trong rôto. Pđt = Pcơ + DP2, Hay Mw1 = Mw + DP2. Do đó DP2 = M(w1 - w) = Mw1.s (3-1) Mặt khác DP2 = 3I’22R’2, (3-2) Nên M = (3-3) Thay gía trị I2 đã tính: Khi w = 0 s1 = 1 thì I2 = I2nm = (3-3) Thay giá trị I’2 đã tính được ở trên vào (3-3) và biến đổi ta có: M = (3-4) Biểu thức (3-4) là phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ. Nếu biểu diễn đặc tính cơ trên đồ thị sẽ là đường cong như hinh vẽ 1.1 SthF 0 MthĐ MthF w1 SthĐ w = 0 s = 1 Hình 1-1. Đường đặc tính cơ động cơ không đồng bộ. Có thể xác định các điểm cực trị của đường cong này bằng cách giải ta sẽ được trị số của M và s tại điểm cực trị ký hiệu là Mth, sth (mômen và độ trượt tới hạn), cụ thể là: sth = (3-5) Thay vào (3-4) để tìm Mth: Mth = (3-6) Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ có thể biểu diễn thuận tiện hơn bằng cách lập tỉ số giữa (3-4) và (3-6) và biến đổi sẽ được phường trình đặc tính cơ: (3-7) Đối với các động cơ công suất lớn thường R1 rất nhỏ so với Xnm, lúc này có thể bỏ qua R1, nghĩa là coi R1 = 0, asth = 0 và (3-7) có dạng gần đúng: (3-8) trong đó: sth = (3-9) Mth = (3-10) s w1 1 Sth 2 TN(Rf = 0) Rf ạ 0 M 0 Mđm Mth Hình 1-2. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ w = f(M) Chương 2: PHân tích nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển trạm bơm. 2.1. Tìm hiểu các bước vận hành hệ thống: 1>Chuẩn bị trước khi vận hành: Phải khẳng định bơm đã được nối hoàn chỉnh với tủ điều khiển và các chức năng khác hoạt động. Dọn sạch bể hút bể xả. Đảm bảo mực nứơc trong bể hút cao hơn mực nước tối thiểu mà tại đó bơm có thể hoạt động bình thường. Mực nước bể hút được xem trực tiếp tại vạch nước trên thành bể hoặc trên thiết bị hiển thị trên tủ khởi động. Đổ dầu vào ổ trục đến mức quy định, kiểm tra hệ thống vận hành bơm mỡ vào ổ bạc, thùng đựng dầu mỡ nếu hết phải bổ xung. Kiểm tra toàn bộ cách điện (tủ đầu vào, tủ khởi động, mô tơ chính, mô tơ bơm mỡ). Chạy thử : Sau khi thực hiện đầy đủ các bứơc chuẩn bị ta tiến hành chạy thử, các bước vận hành thử như sau: + Vận hành tủ đầu vào: Lúc này tủ khởi động và bơm mỡ đã ở vị trí sẵn sàng khởi động, để bước vào vận hành thử ta kiểm ta tất cả các cầu chì phải ở trạng thái hoạt động tốt. Kiểm tra điện áp từng pha, phải đảm bảo điện áp. Đóng aptomat bằng xoay nút điều khiển CS (CONTROL SWITCH) tới vị trí “close” lúc này tủ khởi động vẫn chưa có điện. Trong khi tiến hành vận hành thử tủ đầu vào nếu aptomat tổng bị ngắt hoặc đèn báo sự cố hoạt động thì việc đầu tiên là phải tắt đèn báo bằng ấn nút ALARM STOP trên tủ khởi động. Sau đó đi kiểm tra tìm nguyên nhân xem có thể do vận hành quá dòng hoặc do hệ thống bị ngắn mạch, hoặc ta chỉnh lại aptomat cho phù hợp bằng cách ấn nút RESET trên aptomat hay chỉnh lại mạch đèn báo bằng ấn nút RESET phía trước tủ. Cũng có thể không vận hành được tủ đầu vào do cầu chì ở mạch điều khiển bị ngắt ta phải thay thế bằng cầu chì khác. Hoặc do động cơ M của aptomat bị hỏng, trong tình trạng này có thể vận hành bằng tay. Vận hành tủ khởi động: Để vận hành tủ khởi động cung cấp điện cho động cơ bơm thì ta phải kiểm tra trước khi vận hành. Trước tiên ta kiểm tra tất cả các cầu chì trong hệ thống mạch phải ở trạng thái hoạt động tốt, kiểm tra điện áp từng pha giống như với khởi động tủ đầu vào. Sau khi kiểm tra xong ta đóng aptomat MCCB về phía ON của mạch động cơ bơm nước và bơm mỡ. Ta có hai chế độ vận hành: độc lập (Independent) và liên động (Sequential). Vận hành ở chế độ độc lập ta chỉ việc đóng công tắc COS sang vị trí Independent. Chế độ này ta phải ấn nút START trên mạch bơm nước để khởi động động cơ của nó, rồi sau đó ta mới khởi động bơm nước. Khi đã khởi động ta kiểm tra dòng ở tất cả các pha, dòng điện ở tất cả các pha phải ổn định và nhỏ hơn 366 A. Muốn dừng bơm thì phải tuân theo qui tắc là dừng bơm nước trước (nếu trong chế độ bơm nước cũng chạy) sau đó mới dừng bơm mỡ nếu không bơm nước sẽ không được bôi trơn và bị hỏng cháy do phát nóng ở các ổ trục động cơ và ổ bơm. Vận hành ở chế độ liên động ta đóng nút COS sang vị trí Sequential tủ khởi động sẽ được cấp điện và vận hành theo chế độ liên động. Bơm mỡ sẽ được tự động khởi động. Sau khi bơm mỡ đã khởi động ta ấn nút SRART trên mạch bơm nước để khởi động động cơ bơm nước. 2>Một số chú ý khi vận hành bơm nước: - Sau khi bơm khởi động thành công ta phải kiểm tra kỹ các điều kiện làm việc và thường xuyên ghi nhật ký vận hành nếu có vấn đề gì thì phải ghi chi tiết tình trạng. Kiểm tra các sự cố thông báo trên tủ điện, tìm nguyên nhân để khắc phục. Mặc dù bơm có thể vận hành trong phạm vi quy định nhưng không nên cho bơm vận hành tại lưu lượng nhỏ nhất hoặc lớn nhất trong một thời gian dài. Vì điều đó sẽ ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ của bơm. Kiểm tra quá trình hoạt động của bơm mỡ và lưu lượng mỡ trong thùng chứa. Phải thường xuyên kiểm tra dòng điện các pha (phải cân bằng ở cả ba pha). Kiểm tra tiếng kêu vòng bi, độ ồn dao động của động cơ hoặc tiếng ồn rung bất thường. Sau khi khởi động máy phải chú ý mọi sự thay đổi nhiệt độ trên ổ bi của bơm. Nhiệt độ của ổ đỡ tăng dần trong khi máy vận hành liên tục và sẽ ổn định sau một khoảng thời gian (1 – 2 h). Nếu nhiệt độ tăng một cách bất thường thì phải dừng bơm. Đảm bảo lượng dầu bôi trơn ổ đĩa, ổ chặn. Chú ý mức dầu, nếu mức dầu tụt quá mức thì phải bổ xung. Cần chú ý động cơ quá tải, khởi động quá lâu, nhiệt độ bơm có thể tăng bất thường. Cần lưu ý các đồng hồ báo hiệu tăng nhiệt độ tối đa cho phép. 2.2 Phân tích nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển: 2.2.1. Phân tích mạch điều khiển tủ đầu vào: Mạch điều khiển tủ đầu vào được lấy điện từ hạ thế máy biến áp 750 KVA với điện áp pha là 220V, được bảo vệ bởi hai cầu chì F017 –4A, có bảo vệ cho đèn chiếu sáng và bảo vệ cho tủ sấy. Công tắc (92-01) được đặt ngay tại nút xoay của cánh cửa tủ. Khi đóng công tắc này ngắt, khi cửa tủ mở công tắc này đóng điện cho đèn chiếu sáng. Còn bộ sấy để sấy cho các thiết bị trong tủ. Được cấp điện từ bộ (TH-01) còn để đo nhiệt độ trong tủ, có nút điều chỉnh đặt mức nhiệt độ sấy. Nhiệt độ sấy cho phép là 400C. Bộ này sẽ cắt điện cho bộ sấy khi nhiệt độ sấy quá mức đặt trước. Để ACB-01 đóng nguồn cho tủ khởi động ta có thể điều khiển tự động hoặc đóng trực tiếp bằng cần năng lượng, khi điều khiển tự động ACB đóng , cắt thì không cho phép ACB đóng trực tiếp. Chế độ tự động: Điều khiển đóng mở aptomat ACB tự động bằng cách xoay nút điều khiển COS tới vị trí CLOSE, hai bộ chuyển mạch MX và XF có điện (MX có điện ngắt cần nạp năng lượng không cho phép ACB đóng trực tiếp). XF có điện sẽ tác động vào hệ thống truyền động năng lượng tích luỹ năng lượng trong lò xo, lúc này năng lượng được giải phóng thực hiện đóng aptomat. Khi đó công tắc CH cũng được đóng lại để cấp điện cho động cơ M quay nạp năng lượng cho bộ nạp để thực hiện cắt ACB. Khi năng lượng nạp tới mức tác động vào công tắc CH cắt điện môtơ M và đóng mạch B1 –262 cấp điện cho rơ le R4 –01 để đóng tiếp điểm (1-3) đầu 2-3 cấp cho đèn CP –013 sáng đèn báo ACB đã nạp năng lượng và mở tiếp điểm (1-4) đầu 22 cắt điện mạch thử đèn. Khi ACB làm việc ở chế độ đóng điện thì nó sẽ đóng các tiếp điểm (213-214) cấp điện cho rơ le R2 để đóng tiếp điểm (1-3) mạch 19 cấp điện cho đèn CP-012 sáng đỏ báo ACB đang đóng. Đồng thời mở tiếp điểm mạch thử đèn (1-4) mạch 18 đóng tiếp điểm (31-32) cắt điện rơ le R1 để đóng trả tiếp điểm (1-4) mạch 16 và mở tiếp điểm (1-3) mạch 17 của mạch đèn báo ACB mở tiếp điểm (1-4) mạch 24 và mở tiếp điểm (1-3) mạch 25 cắt điện cho mạch đèn báo ACB sẵn sàng đóng CP-014. Để ACB cắt nguồn cho tủ khởi động ta xoay nút COS sang vị trí OPEN, hai bộ chuyển mạch MX và FX mất điện. Lúc này XF không tác động vào hệ thống truyền năng lượng tích luỹ trong lò xo cắt được giải phóng sẽ thực hiện cắt aptomat ra khỏi lưới. Khi đó công tắc CH lại được đóng lại cấp điện cho động cơ M quay nạp năng lượng để chuẩn bị thực hiện việc đóng aptomat. Đóng trực tiếp: Để đóng trực tiếp ACB trực tiếp thì thực hiện gạt lò xo của ACB bằng tay tách môtơ ra khỏi bộ nạp và năng lượng cho bộ nạp bằng cần nạp. Muốn cắt aptomat ta chỉ việc ấn nút PUSH ở trên ACB. Khi ACB mở thì nó sẽ đóng tiếp điểm (31-32) cấp điện cho rơ le R1 tác động đóng tiếp điểm (1-3) mạch 17 cấp điện cho đèn CP – 011 sáng màu xanh báo hiệu ACB đang mở. Đồng thời đóng tiếp điểm (1-3) mạch 25 cấp điện cho đèn CP-014 sáng đỏ báo hiệu ACB sẵn sàng đóng và mở tiếp điểm (1-4) cho mạch thử đèn. Trong quá trình đóng điện cho tủ khởi động thì không tránh khỏi sự cố phía sau aptomat tổng hoặc aptomat không ở trạng thái sẵn sàng đóng có nghĩa là phía sau aptomat có sự cố ngắn mạch hoặc quá tải khi đó thiết bị bảo vệ quá tải hoặc thiết bị bảo vệ dòng cực đại sẽ tác động đóng tiếp điểm SDE về mạch (81-84) cấp điện cho rơ le R3 làm việc đóng tiếp điểm (1-3) mạch 10 dẫn đến rơ le R3 có điện sẽ đóng tiếp điểm (1-4) mạch 11 để duy trì cho nó mở tiếp điểm (1-5) mạch 03 cắt điện cắt điện cho hai bộ phận chuyển mạch MX và XF. Do đó XF bị cắt điện nên không làm việc dẫn đến hệ thống năng lượng tích luỹ trong lò xo được giải phóng cắt aptomat ra khỏi nguồn, đồng thời đóng tiếp điểm (3-6) mạch 12 cấp điện cho còi báo động sự cố. Mở tiếp điểm (11-8) mạch 20 cắt mạch chỉ thị đèn boá và đóng tiếp điểm (11-4) mạch 21 đèn SL –01 có điện sáng đỏ báo aptomat đang cắt có sự cố. 2.2.2 Phân tích mạch điều khiển khởi động: Theo sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển, trạm bơm làm việc được ở hai chế độ: chế độ độc lập và liên động. Tủ khởi động được cấp điện lưới từ tủ đầu vào bằng aptomat 4 cực MCCB -1- 70 KA. Mạch điều khiển được cấp từ một pha sau aptomat với điện áp là 230V và được bảo vệ bằng 3 cầu chì. Cầu chì F0 131-4A bảo vệ cho mạch chiếu sáng FL và bộ sấy SH của tủ khởi động. Cầu chì F0132-4A dùng bảo vệ ngắn mạch hay quá tải cho mạch điều khiển bơm. Cầu chì F0133-4A dùng bảo vệ cho bộ sấy của mỗi tủ bơm. A>Bơm làm việc ở chế độ độc lập: Để điều khiển bơm làm việc ở chế độ độc lập ta xoay nút điều khiển COS về vị trí Independent cấp điện cho rơ le 43I-1X1. Đóng tiếp điểm (9-5) mạch 04 để duy trì cho rơ le 34I-1X1 luôn có điện trong quá trình làm việc ở chế độ độc lập. Mở tiếp điểm (10-2) mạch 06 khoá không cho mạch liên động có điện và đóng tiếp điểm (10-6) mạch 17 chờ để khởi động bơm nước. Đóng tiếp điểm (7-11) mạch 08 chỉ thị bơm nước khởi động. Đóng tiếp điểm (12-8) mạch 32 để bơm mỡ sẵn sàng khởi động. 1> Khởi động bơm mỡ ở chế độ độc lập: Để khởi động bơm mỡ thì chỉ việc ấn nút START PB-14, khi đó công tắc tơ GREASE PUMP CONTACTOR 52-11 có điện. Đóng nguồn cho động cơ bơm mỡ chạy. Đóng tiếp điểm (13-14) cột 33 cấp điện cho rơ le 52-1X1. Rơ le 52-1X1 tác động đóng tiếp điểm (9-5) cột cấp điện cho rơ le IN-1X2. Đóng tiếp điểm 52-1X1 (6-10) cột 11 để chờ duy trì khởi động bơm chính. Đóng tiếp điểm (11-7) cột 33 để duy trì cho bơm mỡ chạy. Đóng tiếp điểm (12-8) cột 36 cấp điện cho rơ le 52-1X2. Mở tiếp điểm (12-14) cột 35 cấp điện cho rơ le 52-1Y2, rơ le IN-1X2 có điện. Đóng tiếp điểm (1-3) cột 10 để bơm nước sẵn sàng khởi động. Đóng tiếp điểm (8-6) cột 84 cấp điện cho đèn SL –11 báo hiệu bơm nước sẵn sàng khởi động. Mở tiếp điểm (8-5) cột 85 không cho phép thử đèn. Khi đèn đã chỉ thị rơ le 52-11Y1 mất điện ngắt mạch điện chỉ thị trạng thái bơm dừng. 2> Khởi động bơm chính ở chế độ độc lập: Để mở bơm chính khởi động thì chỉ việc ấn nút START PB-12 rơ le 4-1X1 lập tức có điện đóng tiếp điểm (9-5) cột 11 để duy trì khởi động bơm nước. Đóng tiếp điểm (10-6) cột 14 cấp điện cho rơ le 52-1SP1. Đóng tiếp điểm (11-7) cột 17 cấp điện cho công tắc tơ (6-1). Rơ le 6-1X1 và rơ le thời gian 48PT-1. Đóng tiếp điểm (12-8) cột 34 chờ làm việc ở chế độ liên động. Khi rơ le 52-1SP1 có điện. Mở tiếp điểm (1-4) cột 16 cắt điện cho bộ sấy môtơ khi bơm nước khởi động. Đóng tiếp điểm (8-6) cột 15 để duy trì cắt điện cho bộ sấy khi bơm nước đã chạy. Khi rơ le 6-1X1có điện đóng tiếp điểm (1-3) cột 29 cấp điện cho rơ le 52-1Y2 để đóng mạch cho mạch chỉ thị trạng thái bơm nước đang chạy, mở tiếp điểm (1-4) mạch 28 cắt điện cho rơ le 52-1Y1 để cắt điện cho mạch chỉ thị trạng thái bơm nước dừng. Khi rơ le thời gian 48PT-1 có điện xác định thời gian bơm nước khởi động. Khi thời gian khởi động quá lâu vượt quá thời gian khởi động cho phép thì rơ le thời gian làm việc đóng tiếp điểm (1-3) cột 71 để cấp điện cho rơ le 48PT-1X1 đóng tiếp điểm (1-3) cột 72 để duy trì để cấp điện cho rơ le đó đóng tiếp điểm (8-6) cột 83 cấp điện cho còi BZ –1 và rơ le thời gian BZT-1 và rơ le bảo vệ (86-1X1). Công tắc tơ (52-1) có điện đóng nguồn cho động cơ bơm nước khởi động. Đóng tiếp điểm (23-24) cột 34.1 để chờ điều khiển mạch làm việc ở chế độ liên động. Mở tiếp điểm (31-32) mạch 08 cắt điện cho rơ le (IN-1X2) rơ le này mất điện sẽ ngắt điện cho mạch chỉ thị trạng thái của bơm nước. Mở tiếp điểm (41-42) mạch 28 cắt điện cho rơ le 52-1Y1 để đảm bảo chắc chắn mạch chỉ thị trạng thái bơm nước dừng không có điện. Rơ le 52-1X1 có điện đóng tiếp điểm (1-4) cột 15 để duy trì cho rơ le 52-1SP1 cắt điện cho bộ sấy môtơ khi bơm nước đã hoạt động, đóng tiếp điểm (3-6) cột 12 cấp điện cho rơ le IN-1X1 để mở các tiếp điểm trên mạch khởi động các bơm khác, không cho phép các bơm khác khởi động cùng lúc. Đóng tiếp điểm (11-9) cột 30 cấp điện cho rơ le 52-1Y2 để đóng điện cho mạch chỉ thị trạng thái của bơm nước đang chạy và cắt thử chạy trạng thái của đèn. Rơ le thời gian 52T-1 có điện đến thời gian bơm nước khởi động 7 giây thì nó làm việc. Mở tiếp điểm thường đóng mở chậm (1-4) cột 17 cắt điện cấp cho công tắc tơ (6-1) và rơ le trung gian 6-1X1. Công tắc tơ (6-1) mất điện mở tiếp điểm trung tính của máy biến áp khởi động đóng trả lại các tiếp điểm (31-32) cột 25 để chờ chờ cấp điện cho công tắc tơ (42-1) và tiếp điểm (41-42) cột 24 chờ cấp điện cho rơ le thời gian 6T-1 mở tiếp điểm (13-14) cột 20. Rơ le 6-1X1 mất điện đóng trả lại tiếp điểm (1-4) mạch 28, mở tiếp điểm (1-3) mạch 29. Đóng tiếp điểm thường mở đóng chậm (11-9) cột 24 cấp điện cho rơ le thời gian 6T-1 rơ le này có điện và bắt đầu đếm xác định thời gian khởi động qua máy biến áp được 10 giây thì nó làm việc đóng tiếp điểm thường mở đóng chậm (1-3) cột 25 cấp điện cho công tắc tơ (42-1). Công tắc tơ (42-1) có điện đóng trực tiếp nguồn điện lưới cho động cơ bơm nước. Đong std (3-14) cột 26 suy trì cấp điện cho bơm nước chạy. Mở tiếp điểm (31-32) cột 17 đảm bảo chắc chắn cắt điện công tắc tơ nối sao máy biến áp tự ngẫu. Mở tiếp điểm (41- 42) cột 19 cắt điện cho rơ le thời gian (1SPT-1). Khi khởi động thành công điện áp đưa vào stato động cơ bơm nước được 100% điện áp nguồn, rơ le (42-1X1) có điện. Mở tiếp điểm (3-7) cột 28 cắt điện cho rơ le chỉ thị trạng thái bơm nước đang chạy (52-1Y2) và đồng hồ đo số giờ chạy máy (52H-1). Rơ le thời gian (42-1X2) có điện. Mở tiếp điểm thường mở đóng chậm (4-1) cột 12 cắt điện cho rơ le (IN-1X2) để đóng trả lại các tiếp điểm trên mạch khởi động của các bơm nước khác và cho các bơm nước đó khởi động tiếp. Công tắc tơ (52-1C1) có điện đóng nguồn điện lưới cho hệ thống tụ bù. 3> Dừng bơm nước: Để dừng bơm đảm bảo an cho bơm nước có độ bền cao thì ta phải dừng bơm nước trước hạn chế tối đa thời gian các ổ trục bơm thiếu mỡ bôi trơn, ta phải dừng bơm nước trước rồi mới dừng bơm mỡ. Để dừng bơm nước thì ta phải ấn vào nút điều khiển STOP PB-11 trên mạch điều khiển bơm nước. Rơ le (4-1X1) lập tức mất điện, mở trả lại các tiếp điểm (9-5) cột 11, (10-6) cột 14, (11-7) cột 17, (12-8) cột 34. Tiếp điểm (10-6) mở, cắt điện cho rơ le (52-1SP1) để đóng trả lại tiếp điểm (1-4) cột 16 cấp điện cho bộ sấy môtơ làm việc khi bơm nước ngừng hoạt động. Cắt điện cho rơ le (52-1X1) và rơ le (42-1X1) để đóng trả lại tiếp điểm (7-3) mạch 28 cấp điện cho rơ le (52-1X1) chỉ trạng thái bơm nước đang dừng và mở tiếp điểm (9-11) cột 30, 31 cắt điện cho rơ le chỉ thị trạng thái bơm nước đang chạy (52-1Y1). Để dừng bơm mỡ thì phải ấn vào nút điều khiển STOP PB-13 trên mạch bơm mỡ. Công tắc tơ (52-11) lập tức mất điện. Cắt nguồn điện lưới cấp cho động cơ bơm mỡ, máy bơm mỡ dừng hoạt động. Mở tiếp điểm (13-14 mạch 35 cắt điện rơ le (52-1X1) để đóng trả lại tiếp điểm (12-4) mạch 35 cắt điện trạng thái bơm mỡ đang dừng (52-11Y1) mở tiếp điểm (12-8) mạch 36 cắt điện cho rơ le chỉ thị trạng thái bơm mỡ chạy. B> Điều khiển bơm nước ở chế độ liên động: 1> Khởi động bơm ở chế độ liên động: Để điều khiển bơm làm việc ở chế độ liên động thì phải xoay nút điều khiển COS về vị trí liên động Sequential cấp điện cho rơ le (43S-1X1). Mở tiếp điểm (9-1) cột 04 để khoá không cho điều khiển bơm ở chế độ độc lập khi đang điều khiển bơm ở chế độ liên động. Đóng tiếp điểm (10-6) cột 06 để duy trì cho rơ le (43S-1X1) luôn có điện. Đóng tiếp điểm (9-5) mạch 18 để chờ khởi động bơm nước đóng tiếp điểm (12-8) cột 34 để chờ khởi động bơm mỡ. Khi các điều kiện khởi động đã được đáp ứng thì: Rơ le (IN-1X2) có điện đóng tiếp điểm (1-3) cột 10 bơm mỡ sẵn sàng khởi động. Đóng tiếp điểm (8-6) cột 84 cấp điện cho mạch chỉ thị trạng thái bơm nước sẵn sàng khởi động. Mở tiếp điểm (8-5) cột 85 cắt điện mạch thử trạng thái của bơm để bơm làm việc thì phải ấn nút điều khiển START PB-12 trên mạch chính. Rơ le (4-1X1) lập tức được cấp điện. Khi rơ le (4-1X1) có điện đóng tiếp điểm (9-5) cột 11 để duy trì cho bơm nước làm việc. Đóng tiếp điểm (10-6) cột 14 cấp điện cho rơ le (52-1SP1), đóng tiếp điểm (11-7) cột 17 cấp điện cho công tắc tơ (52-11) và rơ le (6-1). Công tắc tơ 52-11 có điện đóng tiếp điểm (13-14) cột 33 cấp điện cho rơ le (52-11X1). Rơ le 52-11X1 có điện đóng tiếp điểm (9-5) cột 08 cấp điện cho rơ le (IN-1X2) chỉ thị trạng thái bơm nước sẵn sàng khởi động. Đóng tiếp điểm (10-6) cột 11 để duy trì trạng thái làm việc của bơm nước. Rơ le 52-1SP1 có điện mở tiếp điểm (1-4) cột 16 cắt cấp điện cho bộ sấy môtơ khi bơm nước vào làm việc. Đóng tiếp điểm (8-6) cột 15 để duy trì cho bộ sấy môtơ. Công tắc tơ (6-1) đóng điểm trung tính biến áp để khởi động. Đóng tiếp điểm (13-14) mạch 20 cấp điện cho công tắc tơ (52-1C1). Mở tiếp điểm (31-32) cột 25 để đảm bảo chắc chắn cho bơm thực hiện quá trình khởi động, mở tiếp điểm (41-42) cột 24 để không cho phép bơm làm việc trực tiếp với lưới điện. Khi bơm nước chưa khởi động xong. Rơ le (6-1X1) có điện đóng tiếp điểm (1-3) cột 29 cấp điện cho rơ le chỉ thị trạng thái bơm nước đang chạy (52-1Y1) và đồng hồ đo thời gian bơm nước chạy (52H-1). Mở tiếp điểm (1-4) mạch 28 cắt điện rơ le (52-1Y1) để ngắt mạch chỉ thị trạng thái bơm nước đang dừng. Rơ le thời gian (48PT) có điện bắt đầu tính thời gian khởi động để kết thúc. Nếu quá trình khởi động lâu nó sẽ tác động đóng tiếp điểm thường đóng mở chậm (1-3) cột 71 cấp cho rơ le (48PT-1X1) làm việc không cho bơm nước khởi động tiếp. Khi tiếp điểm 11-7 của rơ le (4-1X1) làm việc không cho bơm khởi động tiếp. Khi tiếp điểm (11-7) của rơ le (4-1X1) đóng lại công tắc tơ (52-1) có điện đóng nguồn điện lưới cho bơm nước thực hiện quá trình khởi động. Đóng tiếp điểm (13-14) cột 22 để duy trì cấp điện cho bơm chạy, đóng tiếp điểm (23-24) cột 34.1 để duy trì cấp điện cho bơm mỡ làm việc. Mở tiếp điểm (31-32) cột 08 cắt điện cho rơ le chỉ thị trạng thái bơm sẵn sàng khởi động (IN –1X2). Mở tiếp điểm (41-42) cột 28 chỉ thị trạng thái bơm dừng (52-1Y1). Rơ le (52-1X1) có điện. Đóng tiếp điểm(1-4) mạch 15 để duy trì chắc chắn không cho bộ sấy làm việc khi bơm nước đang chạy. Đóng tiếp điểm (3-6) cột 12 cấp điện cho rơle (IN-1X1) làm việc không cho các máy bơm khác khởi động khi có một bơm đang khởi động. Đóng tiếp điểm (11-9) cột 30 duy trì cấp điện cho rơle chỉ thị trạng thái bơm đang chạy(52-1Y2) và đồng hồ đo số giờ máy chạy(52H-1). Rơle 52T-1 có điện và điếm thời gian khởi động được 7 giây nó sẽ làm việc mở tiếp điểm (1-3) cột 17 cắt điện cho công tắc tơ (6-1) và rơle (6-1X1) ngắt chế độ khởi động bằng biến áp tự ngẫu. Công tắc tơ (6-1) và rơle (6-1X1) đóng trả lại tiếp điểm (31-32) cột 25, 24 (1-4) cột 28 mở tiếp điểm (13-14) cột 20, (1-3) mạch 29. Đóng tiếp điểm (11-9) cột 24 cấp điện cho rơle thời gian (6T-1). Công tắc tơ (51-1C1) có điện đóng nguồn cấp cho tụ bù. Rơle thời gian (6T-1) có điện điếm thời gian khởi động qua máy biến áp được một dây thì nó sẽ tác động đóng tiếp điểm (1-3) cột 25 cấp điện cho công tắc tơ (42-1), rơle (42-1X1) và cấp điện làm việc cho rơle thời gian (42T-1). Công tắc tơ (42-1) có điện đóng trực tiếp nguồn lưới điện cho động cơ, loại biến áp ra khỏi lưới điện. Đóng tiếp điểm (13-14) cột 26 để duy trì cho bơm chạy, mở tiếp điểm (31-32) cột 17 đảm bảo chắc chắn cắt điểm trung tính máy biến áp. Mở tiếp điểm (41-42) cột 19 cắt điện cho rơle thời gian (48PT-1) khi bơm đã hoàn thành khởi động. Rơle (42-1X1) có điện nó mở tiếp điểm (3-7) cột 28 cắt điện cho rơle chỉ thị trạng thái bơm đang dừng (52-1Y1). Đóng tiếp điểm (11-9) cột 31 đảm bảo chắc chắn cho rơle chỉ thị trạng thái bơm đang chạy (52-1Y2) và đồng hồ đo thời gian cho máy chạy (52H-1). Rơle thời gian (42T-1) có điện mở tiếp điểm thường đóng mở chậm (1-4) cột 12 cắt điện cho rơle (I-1X1) để rơle này đóng trả lại các tiếp điểm cho phép các bơm khác khởi động. 2> Chế độ bơm dừng: Để dừng bơm thì chỉ cần ấn nút STOP PB-11 trên mạch bơm chính. Rơ le (4-1X1) lập tức mất điện. Mở tiếp điểm (9-5) cột 11 để đảm bảo chắc chắn cho rơ le (52-1SP1) để đóng trả lại tiếp điểm (1-4) cột 16 cấp điện cho bộ sấy môtơ khi bơm đã dừng. Mở tiếp điểm (11-7) cột 17 công tắc tơ (52-1), (52-1C1), (52-1X1) rơ le thời gian(52T-1) và (6T-1) lập tức mất điện loại động cơ bơm và bộ tụ bù ra khỏi nguồn lưới điện. Đóng trả lại các tiếp điểm (6-1X1), (52-1), (42-1X1) mạch 28 cấp điện cho rơle (52-1Y1) cột 30 tiếp điểm (42-1X1) cột 31 cắt điện cho rơle chỉ thị trạng thái bơm chạy (52-1Y1). Đóng trả lại tiếp điểm (52-11X1) để chỉ thị trạng thái bơm mỡ đang dừng. Kết thúc một chu trình điều khiển cho máy bơm hoạt động. 3> Phân tích mạch bảo vệ cho hệ thống: Để cho máy bơm ở trạng thái sẵn sàng khởi động thì các sự cố được chỉ thị bằng còi, các đèn báo được đặt trước tủ khởi động phải được loại bỏ. Quá trình máy bơm làm việc hoặc lâu ngày không làm việc nếu có sự cố xảy ra thì các thiết bị bảo vệ sẽ không cho máy bơm chạy. Để đảm bảo an toàn tối đa chô các động cơ bơm và người vận hành. Dưới đây là các sự cố xảy ra không cho phép máy bơm khởi động. Thiếu đầu bôi trơn: Khi dầu bôi trơn cho các ổ trục của máy bơm bị thiếu, cần trên thùng chứa mỡ sẽ tác động đóng tiếp điểm (33G-1) cấp điện cho rơle (33G-1X1) làm việc, đóng tiếp điểm (1-3) cột 49. Khi đó rơle thời gian (27T-1) làm việc sau khi có nguồn điện lưới cấp được một giây thì đóng tiếp điểm (1-3) cột 49 rơle (33G-1Y1) lập tức có điện. Đóng tiếp điểm (1-4) cột 50 để duy trì cho rơle khi đó sự cố được loại bỏ. Đóng tiếp điểm (3-6) cột 87 cấp điện cho đèn (SL-13) sáng báo lượng mỡ bôi trơn thiếu. Đóng tiếp điểm (11-9) cột (T2.1) cấp điện cho còi báo động (BZ-1) rơle (BZ-1X1) và rơle thời gian (BZT-1). Khi đó (BZ-1) kêu báo hiệu sự cố, để dừng còi chỉ việc tác động vào nút điều khiển PB-1S. Rơle (BZ-1X1) có điện mở tiếp điểm (1-4) mạch 73 ngắt điện cho còi. Nếu không cắt thì sau một thời gian 10 giây rơle thời gian (BZT-1) làm việc sẽ mở tiếp điểm thường đóng mở chậm (1-4) mạch 73 cắt điện còi báo động. Mở tiếp điểm (11-8) mạch 73, không cho cắt điện máy bơm mà chỉ cảnh báo là máy đang ở trạng thái thiếu mỡ bôi trơn. Bảo vệ thiếu dầu bôi trơn: Khi nguồn điện cấp cho bơm ở mức điện áp điều chỉnh là (380V ±38V) thì phần tử (11 W._.RUN IN) làm việc mở tiếp điểm (1-4) trên mạch 51 nên bơm làm việc bình thường. Khi phát hiện nguồn điện lưới không nằm trong giới hạn trên thì phần tử này không làm việc do vậy tiếp điểm (1-4) trên cột 51 đóng cấp điện cho rơle (27-1X1) làm việc. Đóng tiếp điểm (1-4) cột 32 để duy trì cấp điện cho rơle bảo vệ, đóng tiếp điểm (3-6) cột 73 cấp điện cho còi báo động (BZ-1) rơle thời gian (BZT-1). Bảo vệ sai thứ tự pha: Khi nguồn điện lưới cấp cho tủ khởi động các pha đấu đúng thứ tự thì phần tử (BNRT) làm việc mở tiếp điểm (1-4) cột 53 nên động cơ làm việc bình thường. Các pha nguồn đấu sai thứ tự pha thì phần tử trên không làm việc nên đóng tiếp điểm (1-4) cột 54 để duy trì cấp điện cho rơle trên đóng tiếp điểm (3-6) cột 74 cấp điện cho còi báo động (BZ-1) rơle thời gian (BZT-1) và rơle bảo vệ tổng (86-1X1) làm việc mở tiếp điểm (1-3) cột 07 loại động cơ ra khỏi nguồn điện lưới. Đóng tiếp điểm (11-9) mạch 92 cấp điện cho đèn (SL-16) sáng báo hiệu các pha nguồn đấu sai thứ tự pha. Bảo vệ khi có dòng chạm đất quá lớn: Khi hệ thống cấp điện cho các động cơ, các thiết bị điều khiển động cơ bơm có dòng rò chạm đất nằm trong giới hạn cho phép thì phần tử (G>01/1) không làm việc. Khi dòng rò chạm đất quá mức cho phép thì phần tử này làm việc đóng tiếp điểm (18-19) mạch 55 cấp cho rơle (51G-1X1) làm việc. Đóng tiếp điểm (1-4) cột 56 để duy trì cấp điện cho rơle bảo vệ đóng tiếp điểm (3-6) cột 75 cấp điện cho còi báo động (BZ-1) rơle thời gian (BZT-1) làm việc ngắt điện còi và rơle bảo vệ tổng (86-1X1) làm việc mở tiếp điểm (1-4) mạch 07 loại động cơ ra khỏi lưới điện. Đóng tiếp điểm (11-9) cột 04 cấp điện cho đèn báo (SL-17) sáng báo hiệu dòng rò chạm đất quá mức cho phép. Bảo vệ khỏi nhiệt độ máy biến áp lên quá cao: Khi bơm bước vào khởi động mà nhiệt độ biến áp khởi động bình thường thì phần tử xác định nhiệt độ cho biến áp tự ngẫu (26T-1) không làm việc nên rơle (26-1X1) được cấp điện, mở tiếp điểm (1-4) cột 57 nên bơm khởi động bình thường. Khi nhiệt độ biến áp tăng lên quá cao hơn mức cho phép thì rơle (26T-1) làm việc mở tiếp điểm cắt điện cho rơle (26T-1X1) nên tiếp điểm (1-4) cột 57 đóng cấp điện cho rơle bảo vệ (26T-1Y1) làm việc đóng tiếp điểm (1-4) cột 58 để duy trì cấp điện cho rơle bảo vệ. Đóng tiếp điểm (3-6) cột 76 cấp điện cho còi báo động (BZ-1), rơle thời gian (BZT-1) và rơle bảo vệ tổng (86-1X1) tác động mở tiếp điểm (1-4) cột 07 không cho động cơ khởi động. Đóng tiếp điểm (11-9) cột 96 cho đèn (SL-18) báo hiệu nhiệt độ máy biến áp cao. Bảo vệ quá tải động cơ bơm nứơc: Khi bơm chạy bị quá tải, phần tử đo để phát hiện có quá tải động cơ (3E-K2EN) làm việc đóng tiếp điểm (ta-tc) cột 59 cấp điện cho rơle (3E-1X1) làm việc. Đóng tiếp điểm (9-5) cột 60 duy trì cấp điện cho rơle. Đóng tiếp điểm (10-6) cột 77 cấp điện cho còi báo động (BZ-1) rơle thời gian (BZT-1) và rơle bảo vệ tổng (86-1X1) tác động mở tiếp điểm (1-4) cột 07 loại động cơ ra khỏi lưới điện. Đóng tiếp điểm (11-7) cột 98 sẽ cấp điện cho đèn (SL-19) sáng báo hiệu động cơ bơm quá tải. Mở tiếp điểm (12-4) cột 07 đảm bảo chắc chắn loại động cơ ra khỏi nguồn điện lưới khi có quá tải. Bảo vệ nhiệt độ cuộn dây động cơ cao: Khi nhiệt độ cuộn dây ở mức độ cho phép (< 1200) thì phần tử đo và điều khiển nhiệt độ cuộn dây động cơ (AR331) sẽ làm việc mở tiếp điểm (3-4) cột 61 cho phép động cơ làm việc. Khi nhiệt độ cuộn dây lên cao quá mức cho phép thì phần tử trên sẽ không làm việc nên tiếp điểm (3-4) đóng cấp dòng điện cho rơ le bảo vệ (49W-1X1) làm việc. Đóng tiếp điểm (1-4) cột 62 để duy trì cấp điện cho động cơ bảo vệ. Đóng tiếp điểm (3-6) cột 78 cấp điện cho còi báo động (BZ-1) rơle thời gian (BZT-1) và rơle bảo vệ tổng tác động mở tiếp điểm (1- 4) cột 07 loại động cơ bơm nước ra khỏi nguồn điện. Đóng tiếp điểm (11-9) cột 100 cấp điện cho đèn (SL-100) sáng báo hiệu nhiệt độ cuộn dây động cơ bơm nước đang cao. Bảo vệ khi nhiệt độ ổ trục cao: Khi nhiệt độ ổ trục trên dưới của động cơ cao, kim đồng hồ đo nhiệt ổ trục động cơ quay đến ngưỡng đặt nhiệt độ cho phép nó sẽ tác động đóng tiếp điểm (26M1-26M2) cấp điện cho rơle (26M-1X1) làm việc. Đóng tiếp điểm (3-1) cột 63 cấp điện cho rơle (26M-1Y1) rơle này có điện. Đóng tiếp điểm (1-4) mạch 64 để duy trì cấp điện cho rơle bảo vệ, đóng tiếp điểm (3-6) cột 79 cấp điện cho còi báo động (BZ-1) rơle thời gian (BZT-1) và rơle bảo vệ tổng tác động mở tiếp điểm (1- 4) cột 07 loại động cơ bơm nước ra khỏi nguồn điện. Đóng tiếp điểm (11-9) cột 102 cấp điện cho đèn (SL-111) sáng báo nhiệt độ trên ổ trục động cơ cao. Bảo vệ khi nhiệt độ bơm cao: Khi nhiệt độ ở phần bơm cao, kim đồng hồ đo nhiệt độ quay đến ngưỡng đặt nhiệt độ cho phép nó sẽ tác động đóng tiếp điểm (26D1) cấp điện cho rơle (26D-1X1) làm việc đóng tiếp điểm (1-3) cột 65, rơle (26D-1Y1) có điện. Nó tác động đóng tiếp điểm (1-4) cột 66 để duy trì cấp điện cho nó. Đóng tiếp điểm (3-6) cột 80 cấp điện cho còi báo động (BZ-1) và rơle thời gian ngắt còi và rơle bảo vệ tổng (BZ-1) rơle thời gian (BZT-1) và rơle bảo vệ tổng tác động mở tiếp điểm (1- 4) cột 07 loại động cơ bơm nước ra khỏi nguồn điện. Bảo vệ mức nước bể hút thấp: Trước khi khởi động hoặc động cơ bơm đang chạy mà mức nước bể hút thấp dưới mức cho phép. Phần tử đo mức thấp (61F-G) làm việc. Đóng tiếp điểm (TC-TB) cột 67 cấp điện cho rơle (33l-1X1) rơle này có điện đóng tiếp điểm (9-5) cột 08 để duy trì cấp điện cho rơle bảo vệ. Đóng tiếp điểm (10-6) cột 81 cấp điện cho còi báo động (BZ-1) rơle thời gian (BZT-1) và rơle bảo vệ tổng tác động mở tiếp điểm (1- 4) cột 07 loại động cơ bơm nước ra khỏi nguồn điện. Đóng tiếp điểm (11-7) cột 106 cấp điện cho đèn (SL-113) sáng báo hiệu mức nước bể hút thấp. Mở tiếp điểm (12-8) cột 08 không cho động cơ bơm nước khởi động. m> Bảo vệ quá tải động cơ bơm mỡ: Khi động cơ bơm nước chạy thì động cơ bơm mỡ cũng đồng thời chạy để bơm mỡ bôi trơn cho các ổ trục của máy bơm. Khi bơm mỡ bị quá tiristo thì rơle nhiệt (49-11) làm việc đóng tiếp điểm (1-4) cột 70 để duy trì cấp điện cho rơle trên. Đóng tiếp điểm (3-6) cột 82 cấp điện cho còi báo động (BZ-1) làm việc sẽ ngắt điện mạch còi. Và rơle bảo vệ tổng (86-1X1) làm việc mở tiếp điểm (1-4) cột 07 loại động cơ bơm ra khỏi nguồn điện. Đóng tiếp điểm (11-9) cột 108 cấp điện cho đèn (SL-114) sáng báo hiệu bơm mỡ bị quá tải. n> Bảo vệ khởi động thất bại: Khi khởi động cho bơm nước thì rơle thời gian (48PT-1) có điện để xác định thời gian khởi động. Nếu thời gian khởi động lâu không chuyển sang được 100% điện áp lưới thì rơle này sẽ làm việc đóng tiếp điểm thường đóng mở chậm (1-3) cột 71 cấp điện cho rơle (48PT-1X1) làm việc đóng tiếp điểm (1-3) cột 72 để duy trì cấp điện cho rơle. Đóng tiếp điểm (8-6) cột 83 cấp điện cho còi báo động (BZ-1), rơle thời gian (BZT-1) và rơle bảo vệ tổng (86-1X1) làm việc để mở tiếp điểm (1-4) cột 07 loại động cơ khỏi nguồn điện. * Các sơ đồ hệ thống điều khiển trạm bơm Đò Neo: Chương 3: thiết kế Cải tiến hệ thống điều khiển khởi động trạm bơm sử dụng công nghệ PLC. 3.1 Giới thiệu về công nghệ PLC: Trong phương pháp thiết kế các hệ thống điều khiển, thông thường để thực hiện thiết kế một quá trình điều khiển tự động nào đó bằng công nghệ PLC người thiết kế cần hiểu rõ các đầu vào, các đầu ra của quá trình công nghệ. Trong quá trình thiết kế, việc đơn giản hoá hàm điều khiển không còn cần thiết nữa.Việc thay đổi điều chỉnh nguyên lý điều khiển cũng như nâng cấp hệ thống khi sử dụng bằng phương pháp tổng hợp cũ rất khó khăn, tốn kém và mất thời gian. Mặt khác, khi muốn thay đổi hệ thống điều khiển để phù hợp với yêu cầu công nghệ thì người thiết kế phải lựa chọn thiết bị, đấu lại dây, kiểm nghiệm hệ thống rồi mới đưa vào sử dụng. Ngoài ra tùy thuộc vào điều kiện làm việc hệ thống thưòng hay nhạy cảm với môi trưòng như nhiễu, không tin cậy. Để khắc phục những nhựoc điểm mày người ta sử dụng bộ điều khiển lôgíc lập trình được PLC – Programable Logic Controller. Trong PLC các phần tử điều khiển cơ bản đã được tích hợp và điều khiển sẵn, việc liên kết các phàn tử thành một sơ đồ lôgic các phần tử được thực hiện bằng cách lập trình bằng ngôn ngữ lập trình bậc thấp. Các thiết bị đóng vai trò là đầu vào ví dụ như: các công tắc, cảm biến…; các thiết bị đóng vai trò là các đầu ra như: các đèn tín hiệu, các công tắc tơ,…đều được nối với PLC qua các mô đun chuẩn hoá. Chương trình định nghĩa phương thức điều khiển của hệ thống được xây dựng bởi người lập trình. Khi muốn thay đổi công nghệ chỉ cần thay đổi chương trình trong bộ nhớ của hệ. Do đó thay đổi hay mở rộng hệ thống được thực hiện dễ dàng mà không cần bất kỳ sự sửa đổi nào về phần cứng. Tính linh hoạt và khả năng mở rộng các ứng dụng là tính năng ưu điểm nổi bật của PLC. Đối với các hệ thống đòi hỏi hệ điều khiển cả chất và lượng thì có thể ứng dụng PLC có tính năng cao với khả năng điều khiển tương tự thực hiện điều khiển phức tạp như bộ PID. Ngoài nhưng khả năng trên, công nghệ PLC còn có thể cho phép việc ghép nối với nhau thành thành một mạng lớn, thống nhất, để điều khiển những nhà máy rất lớn. Do những đặc điểm nổi bật trên mà PlC đã trở thành một thiết bị điều khiển mạnh, cho phép điều khiển từ đơn giản tới phức tạp trong nhiều lĩnh vực như: trong công nghiệp, trong xây dựng, nông nghiệp, dân dụng… 3.2. Giới thiệu về bộ điều khiển PLC CQM1- OMRON. Trong thực tế có rất nhiều bộ điều khiển PLC được ứng dụng tỏng sản xuất công nghiệp nhưng bộ điều khiển PLC CQM1 của OMRON là có tính năng cao nhất điều khiển linh hoạt và tối ưu hơn cả. 3.2.1. Phần cứng: Chức năng của bộ vi xử lý là xử lý tín hiệu từ bên ngoài vào sau đó đưa tín hiệu ra theo yêu cầu đươc thiết kế. Trong hệ thống có bộ chuyển đổi A/D và D/A dùng để xử lý tín hiệu tương tự. CPU CPU là bộ xử lý trung tâm, là bộ não của hệ, nó co nhệm vụ điều khiển và đồng bộ háo toàn bộ hoạt động của hệ thống như thực hiẹn chương trình, so lệch sự cố,… Bộ nhớ Bộ nhớ trung tâm là nơi chứa và cất dữ chương trình và dữ liệu. Bộ nhớ trung tâm có hai thành phần là bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM. + Bộ nhớ ROM. ROM lf bộ nhớ cố định, do tính chất ROM không thẻ ghi được bằng xung điện thường, tức không bị xoá khi mất điện nên được dùng để chứa các chương trình điều khiển của bộ vi xử lý. + Bộ nhớ RAM. RAM là bộ nhớ động. RAM có đặc điểm là thông tin có thể đọc ra hay viết vào một cách tuỳ ý nhưng thông tin sẽ bị mất khi mất nguồn. RAM có thể được dùng để nạp phần còn lại củ hệ điều hành, các chương trình ứng dụng khác, số liệu và trạng thái hoạt động của hệ thống trong quá trình làm việc. RAM tĩnh: Static RAM (S-RAM) RAM động: Dynamic RAM (D-RAM) Cổng vào, ra: Việc trao đổi thông tin giữa CPU với ngoại vị thông qua các cổng vào, ra . Do ngoại vi đa dạng nên việc trao đổi thông tin được thực hiện với nhiều cách và được thực hiện bởi các khối vào, ra (I/O). Bus: + Bus địa chỉ: là hệ thống đường truyền dây dẫn song song để CPU xác định địa chỉ của các thành phần trong quá trình làm việc. + Bus dữ liệu: là hệ thống đường truyền dây dẫn song song dùng để trao đổi dữ liệu giữa CPUvới các thành phần bên ngoìa và giữa các thành phần với nhau. + Bus điều khiển: là hệ thống các đường truyền dây dẫn dùng để truyền tins hiệu cần thiết giúp cho CPU điều khiển việc trao đổi dữ liệu, xử lý sự cố hay đồng bộ hoá toàn hệ thống. Clock: Clock lf khâu tạo xung đồng hồ. Cửa ra xung đồng hồ được dùng để đồng bộ với thiết bị bên ngoài. Các chân còn lại là chân địa chỉ, số liệu, điều khiển. 3.2.2. Phần mềm: Phần mêm là chương trình do người lập trình lập ra để giải quyết bài toán đặt ra khi thiết kế. Trong hệ thống, để thuận tiện cho người sử dụng là các đối tượng khác nhau với bài toán khác nhau, thường phần mềm được phân lớp. Các lớp trong là các chương trình điều khiển, các dữ liệu cố định,… làm nhiệm vụ trung gian giữa người và máy. Các lớp ngoài là chương trình do người lập trình viết ra để giải quyết bài toán điều khiển, các chưonưg trình này khi thực hiện sẽ được nạp vào trong RAM, khi phần cứng thực hiện xong chương trình đó thì bài toán được giải quyết. TIM# SV Timer. Timer được dùng để tạo thời gian trễ. Ký hiệu: Trong đó: #: chỉ số của Timer. SV: khoảng thời gian đếm. Timer sẽ hoạt động khi điều kiện đầu vào là “ON” và bị xoá khi điều kiện đầu vào là “OFF”. Ngay sau khi điều kiện đầu vào là “ON” thì “Timer” sẽ bắt đầu đếm giảm dần về giá trị 0. Nếu điều kiện đầu vào là “ON” và đủ để “Timer” đếm về giá trị 0 thì bit ra của “Timer” sẽ là “ON” cho tới khi “Timer” bị “Reset”. CTN: Là bộ đếm dùng để dếm các sự kiện. CNT # SV Ký hiệu: CP R Bộ đếm (CNT) là bộ đếm lùi đặt trước. Nghĩa là nó giảm một bước đếm khi một tín hiệu tại đầu ào chuyển từ OFF sang ON. Bộ đếm phải được lập trình với một đầu vào đếm, một đầu vào hồi phục, một số đếm và giá trị đặt SV(Set Value) có thể biến thiên từ 0000 đến 9999. Bộ ghi dịch: Bộ ghi dịch (SFT) dịch chuyển một dữ liệu 16 bit trong một kệnh xác định bởi 1 bit. Một dấu lệnh này dịch chuyển trong khoảng các kênh, cả một kênh khởi động, một kênh kết thúc phải được xác định như một dữ liệu. Ký hiệu thang: SFT(10) S E IN CP R Keep: Keep dùng làm rơ le chôt (duy trì). Nó duy trì trạng thái ON hoặc OFF củ 1 bit cho đến khi một trong hai đầu vào của nó tác động (S –bật bit lên ON hoặc R bật bit sang OFF). Keep được dùng với các bit trong vùng HR thì trạng thái của nó vẫn được duy trì ngay cả khi đã mất nguồn (lưu trạng thái khi mất nguồn). KEEP(11) 10000 DIFU (13) vàDIFD (14): DIFU và DIFU kích thích một bit được chỉ thị lên trạng thái ON trong một lần quét. DIFU bắt đầu ra của nó lên ON khi no phát hiện ra sự chuyển từ OFF sang ON ở tín hiệu đầu vào của nó. DIFD bắt đầu ra của nó lên ON khi nó phát hiện ra sự chuyển từ ON sang OFF ở tín hiệu đầu vào của nó. Chuyển - MOV (21): MOV chuyển dữ liệu qua nguồn (hoặc dữ liệu qua một kênh định trước hoặc một hằng số Hẽadecimal 4 số) đến một kênh đích. Như vậy MOV yêu cầu hai dữ liệu phải được xác định: Kênh nguồn hoặc hằng số và kênh đích. MOV S D Ký hiệu giản đồ thang: So sánh- CMP (20): CMP dùng để so sánh dữ liệu trong một kênh qui định dữ liệu trong kênh khác hoặc với một hằng số 4 số, Hẽaccimal. Như thế cần phả qui định hai dữ liệu ngay sau lệnh CMP. Một trong các dữ liệu phải là một kênh. Ký hiệu thang: CMP(20) CP 1 CP 2 Cộng – ADD: ADD cộng các dữ liệu ở hai kênh khác nhau hoặc một kênh với một hằng số sau đó đưa tổng số voà kênh thứ 3. Như vậy ba dữ liệu cần được phân biệt: số cộng và số bị cộng và kết quả. Ký hiệu thang: ADD(30) Au Ad R Trừ – SUB(31): SUB tìm ra sự khác nhau gữa dữ liệu trong một kênh và ở kênh khác hoặc là hằng số, sau đó kết quả đến một kênh thứ ba. Vì vậy 3 dữ liệu phải được phân biệt, một số trừ và một số bị trừ và một kênh kết quả. SUB(31) MI Su R 3.3. Các vấn đề chính khi sử dụng PLC: 1. Đầu vào: Số lượng đầu vào phụ thuộc vào PLC, loại đầu vào (logic, analog). Địa chỉ đầu vào là được đánh số, được tín hiệu hoá. Đầu vào được ghép quang cách li với bộ não. 2. Đầu ra: Số lượng đầu ra phụ thuộc vào PLC, đầu ra chia làm hai loại. + Loại đầu ra ghép rơ le. + Loại đầu ra ghép transitor. Địa chỉ đầu ra được đánh số,được tín hiệu hoá, được ghép rơ le ghép quang cách li với bộ não. Khả năng đầu ra tương thích với thiết bị công nghiệp. 3. Thời gian quét và chu kỳ quét: - Thời gian quét Thời gian thực hiện một chu kỳ gọi là chu kỳ quét, thời gian phụ thuộc loại PLC độ dài chương trình, thời gian giao tiếp. Thời gian quét thể hiện phản ứng của PLC với thay đổi của ngoại vi. Chu kỳ quét Quá trình làm việc của PLC có tính chu kỳ gồm có 3 giai đoạn. ADD(30) Au Ad R + Đọc dữ liệu. + Thực hiện chương trình. + Chu kỳ phụ (chu kỳ kiểm tra chuẩn đoán). 4. Ngôn ngữ lập trình: Hiện nay hay dùng nhất là: lập trình bằng ngôn ngữ giản đổ thang tương tự mạch điều khiển, ngôn ngữ này khá đơn giản và dễ làm. Ngôn ngữ khối logic điện tử, ngôn ngữ mã lệnh. 5. Các bước lập trình PLC: Tìm hiểu yêu cầu công nghệ và bổ xung các yêu cầu cần thiết. Chọn PLC, phân công đầu vào ra. Dựng lưu đồ các bước PLC thực hiện của hệ thống. Phiên dịch lưu đồ sang giản đồ thang. Lập trình giản đồ thang vào PLC. Kiểm tra mô phỏng hiện thực chương trình. Nối các thiết bị vào ra với PLC. Chạy thử chương trình. 6. Lợi thế của việc dùng vào PLC trong tự động hoá: Thời gian lắp đặt công trình ngắn. Dễ dàng thay đổi mà không gây tổn thất tài chính. Có thẻ tính toán chính xác được giá thành. Cần ít thời gian huấn luyện. Dễ dàng thay đổi thiết kế nhờ phần mềm. ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng. Dễ bảo trì: các chỉ thị vào ra giúp xử lý sự cố tốt hơn và nhanh hơn. Độ tin cậy cao. Chuẩn bị được phần cứng điều khiển. Thích ứng trong môi trường khắc nghiệt: nhiệt độ, điện áp, dao động, tiếng ồn. 3.4. Chọn PLC cho hệ điều khiển: Hệ thống điều khiển trạm bơm Đò Neo làm việc được cả hai chế độ. Đó là chế độ độc lập và chế dộ liên động. Chế độ độc lập: Động cơ bơm nước và động cơ bơm mỡ điều khiển độc lập với nhau, với điều kiện là động cơ bơm mỡ phải khởi động trước sau đó mới cho phép động cơ bơm nước khởi động. Chế độ liên động. Chế độ này cả hai động cơ trên điều khiển khởi động chung trên một mạch điều khiển bơm nước, nhưng cũng phải đáp ứng điều kiện trên. Để động cơ bơm nước khởi động ngoài điều kiện trên thì cần phải có thêm các điều kiện sau: Mực nước bể hút phải đủ trên mức cho phép bơm chạy. Điện áp nguồn cấp phải đảm bảo điện áp làm việc của động cơ bơm. Thứ tự các pha phải đúng. Dòng điện chạm đất không được lớn quá mức cho phép. Không để động cơ bơm mỡ làm việc quá tải. Lượng mỡ bôi trơn cho các ổ trục động cơ bơm nước không được quá ít. Hai bơm không được phép khởi động cùng một lúc. Nhiệt độ máy biến áp tự ngẫu, cuộn dây stato, ổ trục bơm và bơm mỡ không được quá cao. Nếu không có lỗi nào xảy ra thì bơm mới được phép khởi động. Mỗi trạng thái của máy bơm nước và bơm mỡ hoặc của hệ thống đều phải được báo bằng đèn và còi báo động. 3.5 Sơ đồ Lader điều khiền: Hình 3.1 sơ đồ thời gian của quá trinh công nghệ như sau: Chương 4: Thiết kế bộ khởi động mềm cho động cơ bơm 4.1. Các phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ: Theo yêu cầu của sản xuất, động cơ không đồng bộ lúc làm việc bình thường phải mở máy và ngừng máy nhiều lần. Tuỳ theo tính chất của tải và tình hình của lưới điện mà yêu cầu về mở máy đối với động cơ điện cũng khác nhau. Có khi yêu cầu mômen mở máy lớn, có khi cần hạn chế dòng điện mở máy và có khi cần cả hai. Những yêu cầu trên đòi hỏi động cơ điện phải có cách mở máy thích ứng. Khi mở máy một động cơ điện cần xét đến những yêu cầu cơ bản sau: Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải; Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt; Phương pháp mở máy đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn; Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng thấp càng tốt. Những yêu cầu trên thường mâu thuẫn với nhau như khi đòi hỏi dòng điện mở máy giảm theo hoặc cần thiết bị đắt tiền. Vì vậy mà cần phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể mà chọn phương pháp mở máy thích hợp. Trong quá trình mở máy thì mômen mở máy là đặc tính chủ yếu nhất. Phương trình cân bằng về mômen. M – Mc= MJ = J Trong đó: M, Mc: mômen điện từ và mômen cản. MJ: mômen quán tính. Khi khởi động ở chế độ điện áp định mức, dòng điện mở máy bằng 5 đến 7 lần dòng điện định mức. Dòng điện này làm cho bản thân máy nóng lên mà còn làm cho điện áp lưới sụt nhiều nhất là có công suất nhỏ. Do dòng điện lúc mở máy rất lớn nên chúng ta phải có nhưng phương pháp để hạn chế dòng lúc mở máy. Sau đây là một số phương pháp mở máy. 4.1.1. Phương pháp mở máy trực tiếp của động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc: Đây là phương pháp mở máy đơn giản nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động cơ điện vào lưới điện là được. Nhưng lúc mở máy trực tiếp, dòng điện mở máy tương đối lớn. Nếu quán tính của tải tương đối lớn, thời gian quá tải quá dài làm cho nóng máy và ảnh hưởng đến điện áp của lưới điện. Nhưng nếu nguồn điện tương đối lớn và động cơ công suất vừa và nhỏ thì nên dùng phương pháp này vì mở máy nhanh, đơn giản. Sơ đồ khởi động: Ul Hình 4-0. Mở máy trực tiếp động cơ điện không đồng bộ. D1 4.1.2. Phương pháp mở máy bằng hạ điện áp: Mục đích của phương pháp này là giảm dòng điện mở máy nhưng đồng thời mômen mở máy cũng giảm xuống, do đó đối với những tải yêu cầu co mômen mở máy lớn thì phương pháp này không dùng được. Tuy vậy, đối với những thiết bị yêu cầu mômen mở máy nhỏ thì phương pháp này rất thích hợp. Có những cách hạ điện áp: 1.Nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện stato: - Sơ đồ mạch lực: Ul D1 D2 I’ U’ Hình 4- 1. Hạ áp mở máy bằng điện kháng Khi mở máy trong mạch điện stato đặt nối tiếp một điện kháng. Sau khi mở máy xong bằng cách đóng cầu dao D2 thì điện kháng này bị nối ngắn mạch. Điều chỉnh trị số của điện kháng thì có thể có được dòng điện mở máy cần thiết. Do có điện áp giáng trên điện kháng nên điện áp mở máy trên đàu cực động cơ điện U’k sẽ nhỏ hơn điện áp lưới Ul. Gọi dòng điện mở máy và mômen mở máy trực tiếp là Ik và Mk. Sau khi thêm điện kháng vào, dòng điện mở máy còn lại I’k = kIk trong đó: k < 1. Nếu cho rằng khi hạ điện áp mở máy, tham số máy điện vẫn giữ không đổi thì khi dòng điện mở máy nhỏ đi, điện áp đầu cực động cơ điện sẽ bằng U’k = kUk. Vì mômen mở máy tỷ lệ với bình phương của điện áp nên lúc đó mômen mở máy bằng M’k = k2Mk. 2. Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy: Sơ đồ sử dụng biến áp tự ngẫu T, bên cao áp của máy biến áp nối với lưới điện, bên hạ áp nối với động cơ điện. Sau khi mở máy xong thì cắt T ra (bằng cách đóng cầu dao D2 và mở D3 ra). Gọi tỷ số biến đổi điện áp của biến áp tự ngẫu là kT (kT < 1) thì Uk’ = kTUl Do đó dòng điện mở máy và mômen mở máy của động cơ điện sẽ là: I’k = kTIk và M’k = kT2Mk. Gọi dòng điện lấy từ lưới vào là Il (dòng điện sơ cấp của biến áp tự ngẫu) thì dòng điện đó bằng: Il = kTI’k = kT2Ik. So với phương pháp mở máy trên ta thấy, khi chọn kT = 0,6 thì mômen mở máy vẫn bằng Mk’ = 0,36Mk nhưng dòng điện mở máy lấy từ lưới vào nhỏ hơn nhiều: Il = kT2Ik = 0,36Ik. Ngược lại khi lấy từ lưới vào một dòng điện mở máy bằng dòng điện mở máy của phương pháp trên thì với phương pháp này ta có mômen mở máy lớn hơn. Đó là ưu điểm của phương pháp dùng biến áp tự ngẫu hạ thấp điện áp. Tuy nhiên nó có nhược điểm là: chi phí lắp đặt lớn, thiết bị cồng kềnh phức tạp. Khi đóng mở máy thì phát sinh tia lửa điện. D1 IL D2 Ik, D3 Uk, Hình 4- 2. Hạ áp mở máy bằng biến áp tự ngẫu 3. Mở máy bằng phương pháp Y - D: Phương pháp mở máy Y - D thích ứng với những máy khi làm việc bình thường đấu tam giác. Khi mở máy ta đổi thành Y, như vậy đưa vào hai đầu mỗi pha chỉ còn có . Ul Hình 4- 3. mở máy Y-D D1 làm việc mở máy Sau khi máy đã chạy rồi, đổi lại thành cách đấu tam giác. Khi mở máy thì đóng cầu dao D1 còn cầu dao D2 thì đóng về phía dưới, như vậy máy đấu Y. Khi máy đã chạy rồi thì đóng cầu dao D2 về phía trên, máy đấu theo tam giác. Theo phương pháp Y - D thì khi dây quấn đấu Y, điện áp pha trên dây quấn là: Ukf = Ul. Ta có: I’kf = Ik và M’k = Mk. Do khi đấu Y để mở máy thì dòng điện pha bằng dòng điện dây mà khi mở máy trực tiếp thì máy đấu tam giác (khi ấy Ukf = Ul và Ik = Ikf) cho nên khi mở máy đấu Y thì dòng điện bằng: Il = I’kf = Ik = Ik, nghĩa là dòng điện và mômen mở máy đều bằng dòng điện và mở máy khi mở máy trực tiếp. Trên thực tế trường hợp này tương tự như dùng một biến áp tự ngẫu để mở máy mà tỷ số biến đổi điện áp kT = . Ưu điểm là đơn giản và dễ vận hành. Nhược điểm là động cơ bơm được chế tạo theo cấp điện áp là 380/660, khi đóng mở cầu dao có phát sinh tia lửa điện. 4. Phương pháp dùng bộ khởi động mềm: Bằng cách thay đổi góc điều khiển a ta có được điện áp và dòng điện mở máy cần thiết. Ưu điểm là khởi động êm, không phát sinh tia lửa điện, vận hành đơn giản, an toàn và độ tin cậy rất cao. * Tóm lại với tất cả các phương pháp hạ điện áp mở máy nối trên thì phương pháp mở máy bằng bộ khởi động mềm là có ưu điểm hơn cả. Phương pháp này tuy chưa được sử dụng nhiều do cần phải có trình độ kỹ thuật để sửa chữa. Nhưng trong thời gian tới phương pháp này sẽ được phổ biến do nó có rất nhiều ưu điểm như: khởi động êm không phát sinh tia lửa điện vận hành đơn giản, độ tin cậy cao, dải điện áp rộng đáp ứng được mọi nhu cầu của tải để khởi động. Trạm bơm Đò Neo hiện nay sử dụng phương pháp khởi động bằng biến áp tự ngẫu. Biến áp này có 3 mức điều chỉnh hạ áp mở máy là: 50%, 65% và 85%. Tuỳ theo dòng điện mở máy và mômen mở máy và người ta điều chỉnh hạ điện áp mở máy cho phù hợp. Ul T1 T4 T3 T6 T5 T2 Hình 4- 4. Phương pháp dùng bộ biến đổi. 4.2. Thiết kế bộ điều chỉnh xung áp xoay chiều ba pha: 4.2.1. Bộ điều áp xoay chiều ba pha: Trong thực tế bộ điều chỉnh xung áp xoay chiều ba pha rất hay được dùng để điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha. Nếu bộ biến đổi xung áp ba pha được ghép từ ba bộ biến đổi một pha và có dây trung tính thì dòng qua mỗi pha sẽ không phụ thuộc vào dòng của các pha khác. Các biểu thức tính a,l và j: Phương trình mô tả quá trình thay đổi dòng điện khi tỉ dẫn điện trong khoảng (a Ê l Ê a + P) như sau: Umsinq = L.R + v.L l- khoảng dẫn của tirsto. Giải phương trình ta tìm được: i(q)=sin (q-j) + A.e j = arctg A là hằng số tích phân, được tính theo điều kiện q=a thì i=0 Ta có: I(q)= Khi ; i(t)=0 thay vào phương trình trên ta có: Đây là phương trình để xác định thời gian dẫn điện của tirsto(l) Khi a>j, dòng tải mang tính gián đoạn; còn khi a<j, dòng sẽ liên tục và điện áp trên tải sẽ không thay đổi. Như vậy khả năng điều chỉnh điện áp chỉ có thể xảy ra khi góc dẫn của tirsto nằm trong khoảng . Khi tăng góc điều chỉnh sẽ làm giảm thời gian dẫn dòng qua tirsto. Với mỗi giá trị nào đó, dòng trong một pha sẽ giảm về không trước khi mở tirsto của pha sau. Như vậy sẽ xuất hiện những khoảng thời gian không có dòng tải và khoảng dẫn của tirsto sẽ bị giảm đến giới hạn nhỏ hơn 600. Khi bộ biến đổi xung áp ba pha được đấu sao, không có dây trung tính, quá trình điện từ trong mạch hoàn toàn khác với sơ đồ trên, vì quá trình dẫn dòng trong một pha phải tương thích với quá trình dẫn dòng trong các pha khác (hình 4-6). Để đảm bảo lượng sóng hài là tối thiểu, các góc mở của tiristo phải bằng nhau, do đó mỗi van lần lượt được mở cách nhau 600và có khoảng dẫn điện bằng nhau. Khi mỗi pha có một tiristo dẫn điện, lúc này tải của ba pha (Za, Zb,Zc) đều được đấu vào nguồn và tạo thành hệ ba pha đối xứng (giả thiết tải thuần trở Za = Zb = Zc = R). Hình 4-6.Bộ biến đổi xung áp không có dây trung tính T 1 T 3 T 5 T 4 T 6 T 2 Đường cong điện áp trên tải (UZA) được xây dựng theo quy tắc sau: Khi cả ba tiristo của ba pha đều dẫn điện thì điện áp trên tải sẽ trùng với điện áp pha của nó (UZA = Ua, UZB = Ub, UZC = Uc). Khi chỉ có hai tiristo dẫn điện thì điện áp trên tải sẽ bằng một nửa điện áp dây của hai pha mà có hai tiristo dẫn điện (ví dụ UZA = UAB/2 trong khoảng T1 á T6 và UZC = UAC/2 trong khoảng T4 á T5). Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải được tính theo biểu thức sau: UZA = UZA – giá trị hiệu dụng; uZA – giá trị tức thời. Hình 4-7. Phụ tải thuần trở Ua t Ub Uc t t t t t t T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 a l t U AC/2 U a a U AC/2 Do giá trị trong căn là giá trị bình phương nên: UZA = = = ua- Các giá trị tức thời của điện áp pha; uab, uac - gía trị tức thời của điện áp dây. Thay các giá trị ua ,uab, uac ta tính được giá trị hiệu dụng của điện áp pha: Uhd = , 0<a < 600 Uhd = , 600 <a < 900 Uhd = , 900 <a < 1500 Dạng đồ thị điện áp trên tải đối với pha a ứng với góc a = 600 được thể hiện trên hình 4-6 tải thuần trở. Dễ dàng nhận thấy khi a ³ 600, bất kỳ thời điểm nào cũng chỉ có hai van dẫn, nên điện áp trên tải sẽ được tạo bởi các đường cong , . Khi tải mang tính trở kháng sẽ có ba chế độ làm việc: Nếu a< j, dòng tải và điện áp trên tải sẽ là hình sin vì lúc này các van đều dẫn điện trong một nửa chu kỳ (l = p), và ở bất cứ thời điểm nào cũng có ba van của ba pha dẫn điện. Do đó: UZA= Ua = Umsinq IZA = Nếu j < a< agh , agh là giá trị mà vẫn còn tồn tại chế độ cả ba van thuộc về ba pha vẫn dẫn điện. Lúc này đường cong điện áp trên tải sẽ có dàng như trên hình vẽ 4-8. Trong mỗi nửa chu kỳ sẽ có ba đoạn mà uZA = ua, hai đoạn còn lại uZA = và một đoạn uZA = 0. Như vậy cả ba tiristo dẫn điện thì: uZA = Umsinq = t Ua Uab/2 Uac/2 Uza Hình 4-8. Đồ thị điện áp pha A, ứng với a =60° Khi hai tiristo của pha a và pha b dẫn ta có:4 uZA= = Khi hai tiristo của pha a và pha c dẫn ta có: uZA= = Khi tiristo của pha a khoá: uZA = 0 u a u ac/2 t c) a > a gh Hình 4-9. Đồ thị điện áp trên tải, khi tải trở cảm và với các giá trị a khác nhau. T 5 T 5 T 3 T 4 T 1 T 4 T 5 T 6 T 6 T 3 T 4 T 1 T 6 T 6 u ab/2 U 2a c) Khi agh< a < 1500 đường cong điện áp sẽ tương ứng với hình 4-8c. và mỗi nửa chu kỳ sẽ có hai đoạn mà UZA = UAB/2 hoặc UZA = UAC /2. Đối với các đoạn còn lại UZA = 0, chế độ này ứng với trạng thái chỉ có hai van của hai pha dẫn điện. Và góc điều khiển lớn nhất là amax =1500. 4.2.2. Thiết kế mạch điều khiển: 4.2.2.1. Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển: Về nguyên lý, trong mạch điều khiển, van bán dẫn được mắc vào lưới điện xoay chiều hoàn toàn giống như chỉnh lưu. Mạch động lực được lựa chọn là hai tiristo mắc song song ngược, do đó cần có hai xung điều khiển trong mỗi chu kỳ. Mạch điều khiển có thể sử dụng sơ đồ hoàn toàn giống điều khiển chỉnh lưu một pha cả chu kỳ, với mỗi tiristo có một mạch điều khiển độc lập. Khi sử dụng sơ đồ mạch điều khiển chỉnh lưu cho điện áp xoay chiều, có thẻ xuất hiện khả năng hai tiristo điều khiển không đối xứng, do các linh kiện của hai mạch điều khiển không hoàn toàn giống hệt nhau. Đối với những tải cần điều khiển đối xứng, đòi hỏi hai tiristo mở đối xứng, lúc này cần các kênh điều khiển tiristo có góc mở càng ít khác nhau càng tốt. Mong muốn là chúng ta hoàn toàn giống nhau. Nguyên lý điều chỉnh tiristo ở đây như trong điều khiển chỉnh lưu, nghĩa là ở mỗi nửa chu kỳ điệ._.