LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ,
đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến T.s Đặng Hồng Hải, giảng viên Bộ
môn Điện Tự Động Công nghiêp - trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam người
đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm khoá luận.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại Học
Hàng Hải Việt Nam nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Điện Tự Động Công
nghiêp nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như
các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều
kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo
điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn
thành khoá luận tốt nghiệp.
Hải Phòng, ngày 10 tháng 6 năm 2013
Sinh Viên Thực Hiện

Phạm Quốc Nguyên

1


MỤC LỤC

2


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình

Tên hình

Sơ đồ đấu nối

2.6

Công tơ 1 pha điên tử Vinasono VSE11

2.7

Sơ đồ đấu nối

2.8

Công tơ 3 pha cơ Emic MV3E4

2.9

Kích thước của công tơ

2.10

Cấu tạo của cong tơ

2.11

Sơ đồ đấu dây

2.12

Biến dòng đo lường


2.19

Sơ đồ lắp đặt và đấu nối dây dẫn cho đồng hồ đo.

3.1
3.2
3.3
3.4
3.5

Sơ đồ đi dây hệ thống đo thông số sử dụngcông tơ
Sơ đồ đi dây của hệ thống đo thông số sư dung
đồng hồ đa năng
Mô hình hệ thống
Mô hình đo điện năng bằng công tơ điện
Mô hình đo điện năng bằng đồng hồ đa năng MFM384
–C

4


PHẦN MỞ ĐẦU
1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay, nền công nghiệp của nước ta đang phát triển mạnh mẽ. nhu cầu

tiêu thụ điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt đang
tang lên nhanh chóng. Và công nghiệp chính là một khác hàng tiêu thụ điện
năng lớn nhất. Hầu hết các công ty xí nghiệp dù lớn hay nhỏ đều phải hoạch


PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dựa trên cơ sở lý thuyết từ các môn học khí cụ điện, cung cấp điện, PLC

để tính toán, xây dựng cấu trúc hệ thống, lựa chọn thiết bị va đi dây cho mô
hình hệ thống.
Dựa trên tài liệu cài đặt, lắp ráp và vận hành của các thiết bị để thực hiện
xây dựng mô hình.
5.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VA THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI
Việc xây dựng đề tài giúp emcungr cố kiến thức đã học trong các môn
học. Đồng thời việc xây dựng mô hình hệ thống giúp em hiểu biết hơn về
mô hình thực tế.

Ngày

tháng năm
Sinh viên

Phạm Quốc Nguyên

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐO THÔNG SỐ
MẠNG ĐIỆN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
1.1.
1.1.1.

BÀI TOÁN ĐO THÔNG SỐ MẠNG ĐIỆN TRONG PTN
Bài toán đo thông số mạng điện trong PTN
Hiện nay, nghanh công nghiệp điện đang giứ vài trò quan trọng trong việc

-

bẩn,…
Công suất liêu thụ của hệ thống nhỏ.
Hệ thống có thể làm việc đa năng. Như có thể đo điện áp, dòng điện,

-

tần số, công suất,…
Khả năng chịu quá tải cao.
Hệ thống đo được nhiều loại mạng điện khác nhau như : 3 pha 4 dây,

-

1 pha 2 dây, 3 pha 3 dây.
Khả năng điều khiển từ xa và ghép nối máy tính
7


1.1.3.

-

An toàn cho người vận hành.
Hệ thống đơn giản, gọn nhẹ; dễ dàng cho việc lắp đặt, cài đặt cấu hình

-

và vận hành.
Giảm được sơ sót trong quá trình thu thập dữ liệu bằng tay, tăng độ


CẤU TRÚC HỆ THỐNG
Cấu trúc hệ thống đo thông số mạng điện được chia làm 2 mô hình mắc

nối tiếp nhau. Mô hình 1 sử dụng 4 công tơ điên là công tơ 1 pha cơ, công tơ 1
pha điện tử, công tơ 3 pha cơ, công tơ ba pha điện tử. mô hình 2 sử dụng đồng
hồ đa năng MFM384-C kết hợp với PLc để chuyển nguồn tự động. Mô hình 1
sẽ cấp nguồn cho mô hình 2 và từ mô hình thứ 2 ta cung cấp nguồn cho PTN.
8


-

Giải thích chức năng của hệ thống:

Hệ thống đo thông số mạng điện trong phòng thí nghiệm sử dụng công tơ
điện bao gồm 3 công tơ điện và 1 aptomat 3 pha.
+ AT: là áp tô mát 3 pha cấp nguồn cho hệ thống
+ CT 3 pha cơ: là công tơ điện 3 pha cơ, dùng để đo thông số lưới điện 3
pha
+ CT 1 pha điện tử:là công tơ điện 1 pha điện tử dung để đo và hiển thị
thông số mạng điện 1 pha
+ CT 1 pha cơ:là công tơ điện 1 pha cơ dùng để đo và hiển thị thông số
mạng điện 1 pha

LRST

AT

CT

nguån 1

TB§C
nguån 2

ThiÕt bÞ
§KCNT§

CCCH 1

§ång hå ®o

TB §o

T¶i 3 pha

10

CCCH 2


Hình 1.2. Sơ đồ cấu trúc hệ thống đo thông số mạng điện PTN sử dụng
đồng hồ đa năng MFM384-C
-

Giải thích chức năng cấu trúc hệ thống:

Hệ thống đo thông số mạng điện trong phòng thí nghiệm gồm hai bộ phận
là thiết bị tự động chuyển nguồn lưới điện và bộ phận đo thông số mạng điện.
-

suất, hệ số công suất, điện năng tiêu thụ của mạng điện.
- Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Muốn cấp nguồn cho hệ thống hoạt động, ta phải đóng cả hai Aptomat
cấp nguồn lưới chính và nguồn lưới dự phòng. Tín hiệu từ hai Aptomat cấp
nguồn được đưa về PLC. PLC nhận được tín hiệu đầu vào ở cả hai nguồn lưới
chính và nguồn lưới dự phòng đều có điện. Với chương trình được cài đặt sẵn
trong PLC sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển để đóng tiếp điểm của rơle ở cơ cấu
chấp hành 1 cấp nguồn cho công tắc tơ 1. Khi công tắc tơ 1 có điện sẽ cấp
nguồn lưới chính cho tải hoạt động. Lúc này, các biến dòng đo lường sẽ đưa tín
hiệu dòng điện của nguồn lưới chính về đồng hồ đo. Đồng hồ đo là nhiệm vụ đo
thông số dòng điện, điện áp, tần số, công suất, hệ số công suất, điện năng tiêu
thụ ở nguồn lưới chính.
- Khi nguồn lưới chính bị sự cố sẽ không có tín hiệu gửi về PLC. Khi đó,
PLC sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển đóng tiếp điểm của rơle ở cơ cấu chấp hành 2
cấp nguồn cho công tắc tơ 2, đồng thời đưa ra tín hiệu điều khiển mở tiếp điểm
của rơle ở cơ cấu chấp hành 1 để chắc chắn rằng đã ngừng cấp nguồn từ nguồn
lưới chính.
Công tắc tơ 2 có điện sẽ cấp nguồn cho lưới dự phòng cho tải hoạt động.
Lúc này, các biến dòng đo lường sẽ đưa tín hiệu dòng điện của nguồn lưới dự
phòng về đồng hồ đo. Đồng hồ đo là nhiệm vụ đo thông số dòng điện, điện áp,
tần số, công suất, hệ số công suất, điện năng tiêu thụ ở nguồn lưới dự phòng.

12


- Khi nguồn lưới chính có điện trở lại thì tín hiệu được gửi về PLC. PLC sẽ
đưa ra tín hiệu điều khiển đóng tiếp điểm của rơle ở cơ cấu chấp hành 1 cấp
nguồn cho công tắc tơ 1 và mở tiếp điểm của rơle ở cơ cấu chấp hành 2 để chắc
chắn rằng ngừng cấp nguồn từ nguồn lưới dự phòng.


điều khiển cho PLC LOGO. Sau 5s plc sẽ thực hiện chương trình cấp nguồn
cho rơ le trung gian R3, tiếp điểm R3 ở mạch động lực đóng lại cấp nguồn
cho cuộn hút K1, tiếp điểm K1 đóng lại, tải lại được cấp nguồn trở lại từ
lưới 1. Và lúc này đồng thời tiếp điểm K2 ở mạch động lực sẽ mở ra.

15


Hình 2.3. Sơ đồ điều khiển cho PLC LOGO
Sau khi nối dây và cấp nguồn cho Logo, nếu không có chương trình trong
Logo hay card nhớ thì logo hiển thị thông báo: No program.
Nhấn đồng thời 3 phím:

,và

OK thì màn hình sẽ hiển thị menu chính để

vào phương thức lập trình.

Chọn OK để vào màn hình hiển thị các lựa chọn chỉnh sửa chương trình,
xóa chương trình và cài đặt thời gian.

16


- Để lập trình thời gian ta chọn Set Clock
Chọn các ngày DAY: SU- MO- TU- WE- TH- FR- SA bằng phím hay
 OK.
Nhấn phím chọn giờ TIME: 00.00 bằng các phím hay  - OK
Để xóa 1 chương trình ta chọn Clear Program

12: Mặt số

4: Khung

13: Nặp
18


5: Phần tử điện áp

14: Nắp che ổ đấu dây

6: Gối đỡ trên

A1: Hiệu chỉnh tải đầy (100%)

7: Bộ số

A2: Hiệu chỉnh tải thấp (5-10%)

8: Roto

A3: Hiệu chỉnh tải cảm ứng(Cos

)
9: Cơ cấu chống quay ngược
Khung của caoong tơ được làm bằng hợp kim nhôm đúc áp lực để đảm
bảo độ cứng vững
Phần tử phát động gồm có 1 phần tử dòng điện và 1 phần tử điện áp, mỗi
phần tử có 1 cuộn dây và 1 lõi từ. Các lõi từ dòng và áp được làm bằng tôn silic

Cơ cấu chống quay ngược gồm 1 đĩa cam lắp trên truc roto, 1 cá hãm gá
trên trục thép không gỉ và trụ đỡ lắp trên công tơ. Cơ cấu quay ngược làm dừng
sự quay ngược của roto và bộ đếm của bộ số khi công tơ bị quay ngược.
Bộ số gồm khung bằng hợp kim nhôm tấm, các tang trống số, bánh đẩy,
bạc đỡ và bạc chặn bằng nhựa POM và trục bằng thép không gỉ. Các bộ số có 5
hoặc 6 tang trống số(trong đó có hoặc không có phần tử thập phân). Chữ số của
tang trống màu trắng trên nền đen từ các số từ 0-9. Chữ số cao 5mm, rộng 3mm
và nét 0.8mm. Bộ số không bôi trơn có ma sát rất nhỏ.
Tất cả các cơ cấu hiệu chỉnh đều có thể hiệu chỉnh dẽ dàng bằng tuốc nơ
vít từ phía trước.
Hiệu chỉnh tải đầy 100%: Điều chỉnh thô bằng cách quay nam châm hãm
song song với đĩa roto để thay đổi tốc độ danh định của công tơ. Hiệu chỉnh tinh
bằng cách quay cơ cấu hiệu chỉnh theo chiều mũi tên.

20


Hiệu chỉnh tải thấp(5-10%): Cơ cấu hiệu chỉnh tải thấp nằm trên phần tử
điện áp. Hiệu chỉnh tải thấp bằng quay đòn bẩy tải thấp và quay vít hiệu chỉnh
tải thấp
Hiệu chỉnh tải cảm ứng: cơ cấu hiệu chỉnh tải cảm ứng nằm trên phần tử
dòng điện. Lõi dòng có 1 số vòng nhôm có thể cắt mở để hiệu chỉnh thô gọc
lệch pha.Hiệu chỉnh tinh bằng cách thay đổi điện trở của vòng dây bù nhờ sự
tiếp súc trượt của tấm kẹp trên hộp dây bù góc lệch pha.
2.3.2. Thông số kỹ thuật
- Điện áp danh định Un: 110, 120, 220, 230, 240 V
- Tần số danh định Fn: 50 hoặc 60 Hz
- Dòng điện định mức Ib: 5 A
- Dòng làm việc Imax: 6 A
- Hàng số công tơ: 900

CÔNG TƠ ĐIỆN 1 PHA ĐIỆN TỬ VINASONO VSE11

2.4.1. Chức năng

22


Hình 2.6. Công tơ 1 pha điên tử Vinasono VSE11
Công tơ điện tử 1 pha loại VSE11 dùng để đo điện năng hữu công (kWh)
ở lưới điện xoay chiều 1 pha, đạt cấp chính xác 1 theo tiêu chuẩn IEC 62053-21
và phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam, được thử nghiệm type test và được cấp
chứng nhận phê duyệt mẫu phương tiện đo số 521/QĐ-TĐC ngày 15/04/2011
của Tổng cục Tiêu chuần Đo lường chất lượng (STAMEQ)
2.4.2. Thông số kỹ thuật
- Điện áp định mức 220V, làm việc được từ 0.7 đến 1.2 điện áp định
mức
-

Dòng điện định mức : 5(20)A; 10(40)A; 20(80)A

-

Tần số định mức : 50Hz

-

Kích thước (HxWxD): 200mm x 112mm x 71mm

-


Led báo gian lận điện

-

Có khả năng mở rộng Module thu thập dữ liệu qua RF hoặc PLC

(Power Line Communication)
2.4.3. Lắp đặt

Hình 2.7. Sơ đồ đấu nối
Hướng dẫn sử dụng:
- Khi vẫn chuyển chánh va đập rung lắc mạnh
- Khi bảo quản tại nơi khô ráo, ít bụi bặm, hơi hóa chất ăn mòn kim loại
- Khi lắp đặt công tơ phải ở vị trí thẳng đứng góc lệch về các phía không
quá 30
- Yêu cầu chọn đúng tiết diện dây, các đầu dây cáp nhiều sợi cần xoắn
thật chặt và mạ thiếc. Các đầu dây phải gắn thật chặt với các đầu cốt của công
tơ để giảm điện trở tiếp xúc
24


2.5. CÁC THIẾT BỊ KHÁC TRONG HỆ THỐNG
2.5.1. Công tơ ba pha cơ

Hình 2.8. Công tơ 3 pha cơ Emic MV3E4
Ta sử dụng công tơ điện 3 pha Emic MV3E4 do Emic Việt Nam sản xuất
phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế IEC60521. Công tơ điện 3 pha loại MV có đặc
tính và độ tin cậy cao, dùng để đo năng lượng hữu công (kWh) hoặc năng lượng
vô công (kVARh) ở lưới điện xoay chiều 3 pha 4 dây.
25