Tìm hiểu về Induction mô tơ trong các nhàmáy điện, dầu khí và nhà máy công nghiệp

Ở Việt Nam độ ẩm rất lớn, nhưng mình thấy hầu hết mô tơ (bạn đang bàn về các loại mô tơ điện áp trung bình và thấp: low and medium voltage ) không có space heater, bạn có thể kể tên một số loại mô tơ có space heater được chứ!

Space heater nằm bên trong mô tơ nên không thể nhìn thấy từ bên ngoài được. Dây điện của nó được dẫn vào mô tơ termination box. Nếu mô tơ có space heater, voltage , power, và số pha của nó phải được viết trên nameplate.
Thông thường tất cả mô tơ trên 5HP đều có space heater. Giá của space heater quá rẻ so với hậu quả nếu mô tơ bị hư hỏng, chưa kể hậu quả liên quan đến toàn thể hệ thống điện.
Marathon, GE, Emerson, Baldor....là 1 số các nhà sản suất.

Theo tiêu chuẩn NEMA, mô tơ có nhiều loại design khác nhau:
Design B: loại này thông dụng nhất: (Locked rotor torque và Break down torque bình thường)
Locked rotor torque = 70 đến 275% torque định mức
Break down torque = 175 đến 300% torque định mức
Locked rotor current = 600 đến 700% dòng định mức
Slip ?" 0,5 đến 5%
Design C: (Locked rotor torque v à Break down torque cao)
Locked rotor torque = 200 đến 250% torque định mức
Break down torque = 190 đến 225% torque định mức
Locked rotor current = 600 đến 700% dòng định mức
Slip ?" 1 đến 5%
Design D: (Locked rotor torque và slip cao)
Locked rotor torque = 275% torque định mức
Break down torque = 275% torque định mức
Locked rotor current = 600 đến 700% dòng định mức
Slip ?" 5 đến 8%
Design N:
Locked rotor torque = 70 đến 200% torque định mức
Break down torque = 160 đến 300% torque định mức
Locked rotor current = 800 đến 1000% dòng định mức
Slip ?" 5 đến 3%
Design A cũng t ương tự như design B, ngoại trừ lock rotor starting current cao hơn.

Hazardous (classified) location
Theo IEC những vùng nguy hiểm được chia ra như sau:
Class 1: có sự hiện diện của khí gây cháy (flammable gas), hoặc chất lỏng có thể bốc hơi thành khí nổ.
Class 2: có sự hiện diện của chất bụi gây nổ (combustible dust)
Class 3: có sự hiện diện của bụi fiber có thể gây nổ
Zone 0: khu vực có chất nổ hiện diện liên tục hay trong 1 thời gian lâu dài
Zone 1: khu vực có chất nồ thường xuyên xẩy ra
Zone 3: khu vực có chất nổ nhưng ít xẩy ra trong lúc hoạt động bình thường hoặc chỉ xẩy ra khi có tai nạn.
Class IA: khí Methan - dưới hầm mỏ
Class IIA: Methan , Propane, petroleum và hydrocarbons
Class IIB: Ethylene & town gas, coke oven gas
Class IIC: Hydrogen, Acetylene, carbon Di-suphide
Có thể tìm tài liệu này trong PD IEC 60079-20
Theo NEC những vùng nguy hiểm được chia ra như sau:
Class 1: có sự hiện diện của khí gây cháy (flammable gas), hoặc chất lỏng có thể bốc hơi thành khí nổ.
Class 2: có sự hiện diện của chất bụi gây nổ (combustible dust)
Class 3: có sự hiện diện của bụi fiber có thể gây nổ
Division 1: khu vực có chất nổ hiện diện liên tục hay trong 1 thời gian lâu dài
Division 2: khu vực có chất nổ nhưng ít xẩy ra trong lúc hoạt động bình thường hoặc chỉ xẩy ra khi có tai nạn.
Group A: Acetylene
Group B: chất khí có MESG ít hơn hoặc bằng 0,45 hoặc MIC ratio <= 0,40
Group C: chất khí có MESG lớn hơn 0,45 v à ít hơn hoặc bằng 0,75 hoặc MIC ratio > 0,4 v à <= 0,80
Group D: chất khí có MESG lớn hơn 0,75 hoặc MIC ratio > 0,80
Sau đây là 1 ví dụ mô tơ trong vùng nguy hiểm được viết như sau trên nameplate:
Class 1 zone 2 class IIC

Bảo vệ và khởi động low voltage motor
Phương pháp sau đây chỉ là 1 trong nhiều cách để bảo vệ và khởi động mô tơ, nó là phương pháp thong dụng được trình bày nơi đây cho dễ hiểu tuy nhiên nó không phải là phương pháp duy nhất.
Low voltage mô tơ thường được khởi động và bảo vệ bởi ?ostarter?.
Starter thường bao gồm các phần tử theo thứ tự sau đây:
Disconnect mean
Short circuit & Ground fault protection
Motor controller
Overload protection
Disconnect mean: Dùng để ngắt toàn thể mạch điện của mô tơ. Disconnect mean phải có dòng định mức (amp rating) băng 115% so với dòng đầy tải của mô tơ.
Short circuit & Ground fault protection: Instantaneous trip CB còn được gọi là motor circuit protector (MCP) dùng để bảo vệ ngắn mạch hoặc ground fault ( ngắn mạch là sự kiện chạm điện xẩy ra giữa 2 dây điện hoặc 2 pha, ground fault xẩy ra giữa dây nóng (unground conductor) và đất.
Mô tơ Design B, 3 pha, MCP có thể được chỉnh ở 1100% so với dòng đầy tải của mô tơ. Ví dụ mô tơ có dòng đầy tải là 100A, MCP sẽ được phép chỉnh ở tối đa là 1100A. Th6ng thường MCP không chỉnh ở mức tối đa mà thường được chỉnh ởcao hơn mức khởi động 1 chút để MCP có thể bảo vệ ngắn mạch mà không bị ngắt mạch (trip) lúc khởi động. Ví dụ mô tơ có dòng đầy tải là 100A, dòng khởi động khoảng 600A, người ta có thể chỉnh MCP ở khoảng 610A nếu dòng ngắn mạch la 620A, CB se trip. Nếu MCP chỉnh ở 1000A, nó sẽ không trip khi dòng ngắn mạch thấp hơn 1000A. Ghi chú: ở đây ta đabg bàn về instantaneous CB chứ không bàn về loại inverse time CB. Inverse time CB sẽ được bàn sau.
Branch circuit conductor:
Amp rating của dây dẫn điện cho mô tơ phải bằng với 125% so với dòng đầy tải của mô tơ. Dòng đầy tải có thể được lấy ra từ bảng 430.250 trong NEC chứ không lấy ra từ nameplate. Ví dụ ta có mô tơ 10 HP, 480V, 3 pha, theo bảng 430.250, 10HP mô tơ có dòng đầy tải là 14A, vì thế amp rating của dây dẫn sẽ là 17.5A (14 x 1.25 = 17.5A). Dĩ nhiên đây blà cách tính của NEC chứ không phải IEC.
Mô tơ controller
Mô tơ controller có thể là 1 công tắc để nố hoặc ngắt mạch của mô tơ, công tắc được điều khiển bởi 1 cuộn cảm kháng (giống như hình thức của 1 rờ lê). Cuộn cảm kháng này được nối nối tiếp với 1 nút bật tắt mô tơ (trong trường hợp muốn điều khiển bằng tay (manual)), hoặ nối với 1 công tắc của control system hoặc PLC để điều khiển tự động. Công tắc này được gọi la discrete output (DO).
Khi PLC đóng DO, dòng điện DC hoặc 1 pha sẽ đi qua DO và cuộn cảm kháng của controller sẽ khởi động (vì chúng được nối nối tiếp). Khi cuộn cảm kháng khởi động , công tắc của nó sẽ đóng lại để dòng điện 3 pha di vào mô tơ. Vì thế mô tơ có thể được bật tắt tùy theo phần mềm của PLC. Mô tơ controller phải có horse power rating không nhỏ hơn horse power rating của mô tơ, vì contact của controller phải chịu được dòng và áp cao đi qua nó trước khi vào mô tơ.
Overload protection:
Overload heater được dùng để bảo vệ trường hợp quá tải. Nó được chỉnh như sau:
Mô tơ có service factor = 1.15: chỉnh ở mức 125% dòng đầy tải
Mô tơ có temperature rise 40 độ C hoặc thấp hơn: chỉnh ở 125% dòng đầy tải
Tất cả mọi mô tơ khác: 115% dòng đầy tải
Overload heater cũng có nhiệm vụ bảo vệ mô tơ trong trường hợp bị khóa, ví dụ như trong trường hợp mô tơ cố gắng khởi đông nhưng không đủ torque để quay. Class 10 overload heater sẽ ngắt mạch trong vòng 10 giây nếu dòng vượt qúa 6 lân dòng định mức của overload heater; class 20 sẽ ngắt trong vòng 20 giây, và class 30 sẽ ngắt trong vòng 30 giây.
Khi dùng với MCP, overload heater là bảo vệ duy nhất để bảo vệ quá tải, nếu nó bị hư hại sẽ không có bảo vệ quá tải. Để back up cho overload heater , người ta có thể dùng inverse time CB thay vì instantaneous CB.
Inverse time CB sẽ ngắt mạch tùy theo cường độ củ dòng ngắn mạch. Dòng càng cao, nó càng được ngắt sớm. Trong khi instantaneous CBchỉ ngắt mạch khi cường độ của dòng đạt đến mức ấn định và không tùy thuộc vào thời gian.
Điều quan trọng là ta phải chọn inverse time CB có trip curve cho chính xác để nó có thể bảo vệ quá tải và ngắn mạch mà vẫn cho phép mô tơ khởi động.

Mình chỉ học trên sách vở, không có dịp kiểm chứng bên ngoài. Mình có câu hỏi là thí dụ mô tơ 10 HP theo bảng 430.250 , 460 V, FLC là 14 amps, trên nameplate FLA sẽ là khoảng bao nhiêu amps?

FLC luôn luôn cao hơn FLA (nameplate). Mỗi nhà sản xuất chế tạo mô tơ khác nhau vì thế FLA không giống nhau mặc dù mô tơ có cùng HP hoặc KW.
Để tính dòng đầy tải trước hết ta phải tính KVA của mô tơ.
KVA = KW / (pf x Eff.)
Pf = cos phi
Eff = hiệu năng
I = KVA / (V x^s3)
I = dòng đầy tải (FLA)
V = điện áp
Như vậy ta thấy FLA tùy thuộc vào pf và eff., các nhà sản suất không thể chế tạo mô tơ có pf và eff giống nhau được vì thế FLA cũng sẽ không giống nhau.
Các loại overload heater hiện nay đều có thể chỉnh trên hay dưới FLA được, nếu số sai biệt không quá lớn thì không có vấn đề gì cả.
Trước khi nhà máy hoạt động, người ta thường điều chỉnh lại tất cả mọi thứ, thời gian này gọi là start up hoăc commission, những người Servive engineer thường để mô tơ chạy thử, đo dòng điện cuả mô tơ rồi chỉnh theo đó.
Nếu có dịp lần tới tôi sẽ bàn về vấn đề voltage unbalance hoặc single phase và bạn sẽ thấy rằng không phải lúc nào chỉnh theo FLA cũng là đúng cả. Single phase là trường hợp khi có 3 pha và 1 pha bị mở

Cảm ơn bạn trả lời. kV mới đúng phải không?

Bạn nói đúng, nó là kV chứ không phải V. Hy vọng lần tới chúng ta sẽ có dịp bàn về medium voltage mô tơ. Bảo vệ medium voltage mô tơ đòi hỏi nhiều kiến thức về protective relaying, current transformer, CB và cần rất nhiều hình vẽ. Bạn có biết cách nào để đưa hình vẽ bằng Word hoặc pdf lên đây không?

Theo iem cách đơn giản nhất là bác chụp lại màn hình bằng phiím Print Screen, sau đó Paste vào Paint ,save lại ,up hình lên photobucket chẳng hạn ,lấy link từ web đó rồi dán vào đây thôi.
iem xin lay vi du
IMG]http://i2.photobucket.com/albums/y23/IEEE_member/new.jpg[/IMG