Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 140 giờ gồm có: Khái quát chung về hệ thống trang bị điện - điện tử; Các phần tử điều khiển trong hệ thống trang bị điện - điện tử; Tự động khống chế truyền động điện; Trang bị điện máy cắt kim loại. Mời các bạn cùng tham khảo!
Yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp
1 Đặc điểm của hệ thống trang bị điện
Hệ thống trang bị điện - tự động hóa các máy sản xuất là tổng hợp các thiết bị điện được lắp ráp theo một sơ đồ phù hợp nhằm đảm bảo cho các máy sản xuất thực hiện nhiệm vụ sản xuất
Hệ thống các máy sản xuất giúp cho việc:
Nâng cao năng suất máy Đảm bảo độ chính xác gia công
Rút ngắn thời gian máy Thực hiện các công đoạn gia công khác nhau theo một trình tự cho trước
Hệ thống trang bị điện- tự động hóa cần có:
Các thiết bị động lực Các thiết bị điều khiển Các phần tử tự động
Nhờ tự động hóa một phần hoặc toàn bộ các quá trình sản xuất của máy, hệ thống điện-tự động hóa sẽ điều khiển các bộ phận thực hiện các thao tác cần thiết với thông số vận hành được thiết lập phù hợp với quy trình sản xuất, nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm.
+ Nhiệm vụ của hệ thống trang bị điện - tự động hóa
Nhận và biến đổi năng lượng điện thành dạng năng lượng khác để thực hiện nhiệm vụ sản xuất thông qua bộ phận công tác
Khống chế và điều khiển bộ phận công tác làm việc theo trình tự cho trước với thông số kỹ thuật phù hợp
Góp phần nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả của quá trình sản xuất, đồng thời giảm nhẹ điều kiện lao động cho con người, là mục tiêu cốt lõi của hệ thống sản xuất hiện đại Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình sản xuất là yếu tố thiết essential để duy trì hiệu suất và tính bền vững của dây chuyền sản xuất.
+ Kết cấu của hệ thống trang bị điện- tự động hóa
Phần thiết bị động lực: Là bộ phận thực hiện việc biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng cần thiết cho quá trình sản xuất
Thiết bị động lực gồm: Động cơ điện
Nam châm điện, li hợp điện từ trong các truyền động từ động cơ sang các máy sản xuất hay đóng mở các van khí nén, thuỷ lực
Các phần tử đốt nóng trong các thiết bị gia nhiệt
Các phần tử phát quang như các hệ thống chiếu sáng
Các phần tử R, L, C, để thay đổi thông số của mạch điện để làm thay đổi chế độ làm việc của phần tử động lực
Là các khí cụ đóng cắt, bảo vệ, tín hiệu nhằm đảm bảo cho các thiết bị động lực làm việc theo yêu cầu của máy công tác
Các trạng thái làm việc của thiết bị động lực được đặc trưng bằng:
Tốc độ làm việc của các động cơ điện hay của máy công tác
Dòng điện phần ứng hay dòng điện phần cảm của động cơ điện
Mômen phụ tải trên trục động cơ
Tùy thuộc vào yêu cầu của quá trình công nghệ, động cơ truyền động được vận hành ở các chế độ công tác khác nhau nhằm tối ưu hóa hiệu suất và chất lượng sản phẩm Khi động cơ chuyển sang chế độ làm việc mới, các thông số vận hành như tốc độ, mô-men, gia tốc và chiến lược điều khiển có thể có giá trị khác nhau Việc lựa chọn đúng chế độ công tác giúp cân bằng giữa hiệu suất, tiêu thụ năng lượng và độ tin cậy của hệ thống, đồng thời đảm bảo an toàn vận hành và dễ dàng bảo trì.
Việc chuyển chế độ làm việc của động cơ truyền động được thực hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển
Như vậy, hệ thống khống chế truyền động điện là tập hợp các khí cụ điện và dây nối được lắp ráp theo sơ đồ nhất định, nhằm đáp ứng yêu cầu điều khiển, khống chế và bảo vệ cho phần tử động lực trong quá trình làm việc theo yêu cầu công nghệ đặt ra Hệ thống này đóng vai trò nền tảng cho việc tự động hóa điều khiển hành trình, điều chỉnh các tham số vận hành và đảm bảo an toàn, tin cậy cho quá trình truyền động.
2 Yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp
+ Các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ
Trong lĩnh vực điều khiển và tự động hóa, tầm điều chỉnh, còn gọi là phạm vi điều chỉnh, là tỉ số giữa tốc độ cao nhất có thể điều chỉnh được và tốc độ thấp nhất có thể điều chỉnh được nmax đại diện cho tốc độ cao nhất và nmin đại diện cho tốc độ thấp nhất Việc xác định tầm điều chỉnh giúp đánh giá phạm vi vận hành của hệ thống, từ đó tối ưu hóa thông số để nâng cao hiệu suất và độ ổn định.
D = 1 - 10: Đối với ĐC - DC kích từ độc lập, kích từ song song
Tính trơn trợt: còn gọi là độ bằng phẳng, độ mịn, độ tinh Nó được biểu thị bằng tỉ số giữa 2 cấp tốc độ kề nhau:
1: Hệ trơn trợt (hệ được điều chỉnh mịn, tinh)
1: Hệ điều chỉnh nhảy cấp
Hướng điều chỉnh: là khả năng có thể điều chỉnh cao hơn hay thấp hơn tốc độ cơ bản (tốc độ định mức) Độ cứng của đặc tính cơ: là tỉ số giữa sự thay đổi của mô men tải và sự thay đổi tương ứng của tốc độ động cơ
M: Độ thay đổi mô men tải;
n: Độ thay đổi tốc độ quay của động cơ;
: Đặc tính cơ tuyệt đối cứng (lý tưởng)
= 100 -10: Đặc tính cơ cứng (ĐKB, ĐC - DC kích từ độc lập, kích từ song song)
10: Đặc tính cơ mềm (ĐC- DC kích từ nối tiếp) Độ cứng đặt tính cơ Độ cứng của đặc tính cơ biểu thị qua độ dốc của đường biểu diễn: Đường biểu diễn càng ít dốc thì độ cứng càng cao Độ ổn định: là khả năng giữ vững tốc độ khi phụ tải thay đổi, phụ thuộc vào đặc tính cơ Đặc tính cơ càng cứng thì độ ổn định càng cao
Yêu cầu chung của việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện
Tính kinh tế: các tiêu chuẩn kỹ thuật phải đi đôi với tính kinh tế, nghĩa là có xét đến chi phí đầu tư, chi phí vận hành, thuận tiện trong thao tác bảo quản, thiết bị sử dụng phổ thông dễ thay thế v.v
Câu hỏi và bài tập:
1 Nêu đặc điểm của hệ thống trang bị điện?
2 Nêu các yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp?
CÁC PHẦN TỬ ĐIỀN KHIỂN TRONG HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ
Các phần tử điều khiển
thống trang bị điện - điện tử 6 5 1
3 Tự động khống chế truyền động điện 74 16 55 3
4 Trang bị điện máy cắt kim loại 54 18 34 2
* Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành và được tính vào giờ thực hành
BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
Phân tích được đặc điểm của hệ thống trang bị điện
Vận dụng đúng các yêu cầu hệ thống trang bị điện khi thiết kế, lắp đặt
Rèn luyện tính cẩn thận, và nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc
1 Đặc điểm của hệ thống trang bị điện
2 Yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp
1 Đặc điểm của hệ thống trang bị điện
Hệ thống điện và tự động hóa cho máy sản xuất là tập hợp các thiết bị điện được lắp ráp theo một sơ đồ bố trí phù hợp, nhằm đảm bảo các máy hoạt động ổn định và thực hiện đúng nhiệm vụ sản xuất Hệ thống này tích hợp điều khiển, truyền động và cảm biến, tối ưu hóa quá trình vận hành, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, đồng thời giảm thiểu thời gian chết và chi phí bảo trì Việc thiết kế và lắp đặt theo sơ đồ điện hợp lý giúp nâng cao an toàn lao động, dễ bảo dưỡng và thuận tiện cho mở rộng, nâng cấp hệ thống trong tương lai.
Hệ thống các máy sản xuất giúp cho việc:
Nâng cao năng suất máy Đảm bảo độ chính xác gia công
Rút ngắn thời gian máy Thực hiện các công đoạn gia công khác nhau theo một trình tự cho trước
Hệ thống trang bị điện- tự động hóa cần có:
Các thiết bị động lực Các thiết bị điều khiển Các phần tử tự động
Nhằm tự động hoá một phần hoặc toàn bộ các quá trình sản xuất của máy, hệ thống trang bị điện- tự động hóa sẽ điều khiển các bộ phận công tác thực hiện các thao tác cần thiết với những thông số phù hợp với quy trình sản xuất
+ Nhiệm vụ của hệ thống trang bị điện - tự động hóa
Nhận và biến đổi năng lượng điện thành dạng năng lượng khác để thực hiện nhiệm vụ sản xuất thông qua bộ phận công tác
Khống chế và điều khiển bộ phận công tác làm việc theo trình tự cho trước với thông số kỹ thuật phù hợp
Góp phần nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả của quá trình sản xuất, giảm nhẹ điều kiện lao động cho con người Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình sản xuất
+ Kết cấu của hệ thống trang bị điện- tự động hóa
Phần thiết bị động lực: Là bộ phận thực hiện việc biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng cần thiết cho quá trình sản xuất
Thiết bị động lực gồm: Động cơ điện
Nam châm điện, li hợp điện từ trong các truyền động từ động cơ sang các máy sản xuất hay đóng mở các van khí nén, thuỷ lực
Các phần tử đốt nóng trong các thiết bị gia nhiệt
Các phần tử phát quang như các hệ thống chiếu sáng
Các phần tử R, L, C, để thay đổi thông số của mạch điện để làm thay đổi chế độ làm việc của phần tử động lực
Là các khí cụ đóng cắt, bảo vệ, tín hiệu nhằm đảm bảo cho các thiết bị động lực làm việc theo yêu cầu của máy công tác
Các trạng thái làm việc của thiết bị động lực được đặc trưng bằng:
Tốc độ làm việc của các động cơ điện hay của máy công tác
Dòng điện phần ứng hay dòng điện phần cảm của động cơ điện
Mômen phụ tải trên trục động cơ
Tùy theo quá trình công nghệ yêu cầu mà động cơ truyền động có các chế độ công tác khác nhau Khi động cơ thay đổi chế độ làm việc, các thông số trên có thể có giá trị khác nhau
Việc chuyển chế độ làm việc của động cơ truyền động được thực hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển
Như vậy: Hệ thống khống chế truyền động điện là tập hợp các khí cụ điện và dây nối được lắp ráp theo một sơ đồ nào đó nhằm đáp ứng việc việc điều khiển, khống chế và bảo vệ cho phần tử động lực trong quá trình làm việc theo yêu cầu công nghệ đặt ra
2 Yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp
+ Các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ
Tầm điều chỉnh, còn gọi là tỉ số giữa tốc độ cao nhất và tốc độ thấp nhất có thể điều chỉnh được, được xác định bởi hai tham số: nmax là tốc độ cao nhất, nmin là tốc độ thấp nhất.
D = 1 - 10: Đối với ĐC - DC kích từ độc lập, kích từ song song
Tính trơn trợt: còn gọi là độ bằng phẳng, độ mịn, độ tinh Nó được biểu thị bằng tỉ số giữa 2 cấp tốc độ kề nhau:
1: Hệ trơn trợt (hệ được điều chỉnh mịn, tinh)
1: Hệ điều chỉnh nhảy cấp
Hướng điều chỉnh: là khả năng có thể điều chỉnh cao hơn hay thấp hơn tốc độ cơ bản (tốc độ định mức) Độ cứng của đặc tính cơ: là tỉ số giữa sự thay đổi của mô men tải và sự thay đổi tương ứng của tốc độ động cơ
M: Độ thay đổi mô men tải;
n: Độ thay đổi tốc độ quay của động cơ;
: Đặc tính cơ tuyệt đối cứng (lý tưởng)
= 100 -10: Đặc tính cơ cứng (ĐKB, ĐC - DC kích từ độc lập, kích từ song song)
10: Đặc tính cơ mềm (ĐC- DC kích từ nối tiếp) Độ cứng đặt tính cơ Độ cứng của đặc tính cơ biểu thị qua độ dốc của đường biểu diễn: Đường biểu diễn càng ít dốc thì độ cứng càng cao Độ ổn định: là khả năng giữ vững tốc độ khi phụ tải thay đổi, phụ thuộc vào đặc tính cơ Đặc tính cơ càng cứng thì độ ổn định càng cao
Yêu cầu chung của việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện
Tính kinh tế: các tiêu chuẩn kỹ thuật phải đi đôi với tính kinh tế, nghĩa là có xét đến chi phí đầu tư, chi phí vận hành, thuận tiện trong thao tác bảo quản, thiết bị sử dụng phổ thông dễ thay thế v.v
Câu hỏi và bài tập:
1 Nêu đặc điểm của hệ thống trang bị điện?
2 Nêu các yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp?
BÀI 1: CÁC PHẦN TỬ ĐIỀN KHIỂN TRONG HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
Nhận biết được các phần tử điều khiển trong một hệ thống trang bị điện
Mô tả được cấu tạo và giải thích được nguyên lý làm việc của các khí cụ điện điều khiển có trong sơ đồ
Sửa chữa được hư hỏng thông thường của các khí cụ điện điều khiển
Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và an toàn trong công việc
1 Các phần tử bảo vệ
2 Các phần tử điều khiển
Các phần tử điện từ
1 Các phần tử bảo vệ
Cầu chảy là khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị điện và lưới điện khỏi dòng điện ngắn mạch, hay còn gọi là đoản mạch, chập mạch Đây là loại khí cụ bảo vệ phổ biến và đơn giản nhất, được dùng để bảo vệ cho đường dây, máy biến áp, động cơ điện và mạng điện gia đình Lắp đặt cầu chảy giúp ngắt điện nhanh chóng khi có sự cố, giảm thiểu thiệt hại và duy trì an toàn, ổn định cho hệ thống điện.
Trong trường hợp mạch điện bị quá tải lớn và kéo dài, cầu chì có thể bị chảy để bảo vệ mạch, nhưng không nên dựa vào tính năng này quá mức, vì khi cầu chì hoạt động sẽ làm giảm tuổi thọ thiết bị và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đường dây điện.
Hình 1.1 Ký hiệu cầu chì Cấu tạo: nắp, vỏ và dây chảy
Cầu chì là đoạn dây dẫn yếu nhất trong mạch, vì vậy khi có sự cố nó sẽ đứt ra đầu tiên để ngắt nguồn điện Nhờ đặc tính này, cầu chì đóng vai trò bảo vệ thiết bị khỏi dòng ngắn mạch và quá tải, tự động ngắt mạch khi dòng điện vượt quá giới hạn cho phép và giảm thiểu thiệt hại cho hệ thống điện.
Rơ le nhiệt là phần tử dùng để bảo vệ thiết bị điện (động cơ) khỏi bị sự cố quá tải
Rơ-le nhiệt có dòng làm việc lên đến vài trăm ampe, phù hợp cho các ứng dụng công suất lớn Thiết bị này hoạt động ở nguồn điện xoay chiều với điện áp lên tới 500V và tần số 50Hz, đồng thời có thể làm việc trên lưới điện một chiều với điện áp lên tới 440V.
1.Thanh lưỡng kim; 4 Lò xo;
2.phần tử đốt nóng; A: Cực nối nguồn;
3.Hệ thống tiếp điểm; B: Cực nối tải
Hình 1.2 Cấu tạo rơ le nhiệt
2 Các phần tử điều khiển
Công tắc là khí cụ đóng - cắt bằng tay hoặc bằng tác động cơ khí ở lưới điện hạ áp
Công tắc có hai loại cơ bản là hở và kín Có loại dùng để đóng - cắt trực tiếp mạch điện chiếu sáng hoặc mạch động lực có công suất nhỏ, đồng thời cũng có loại chỉ dùng trong mạch điều khiển.
Công tắc thực tế thường được dùng làm các khoá chuyển mạch (chuyển chế độ làm việc trong mạch điều khiển), hoặc dùng làm các công tắc đóng mở nguồn (cầu dao)
Hình 1.3 Hình dạng công tắc
+ Nút nhấn tự phục hồi (push button)
1.Núm tác động; 4 Tiếp điểm thường mở (NO);
2.Hệ thống tiếp điểm; 5 Tiếp điểm thường đóng (NC)
3.Tiếp điểm chung (com); 6 Lò xo phục hồi
Hình 1.4 Cấu tạo nút ấn
Công dụng: Nút nhấn được dùng trong mạch điều khiển để ra lệnh cho mạch hoạt động Nút nhấn thường được lắp ở mặt trước của các tủ điều khiển, giúp thao tác dễ dàng và thuận tiện cho người vận hành Tín hiệu do nút nhấn tự phục hồi tạo ra có dạng xung, cho phép điều khiển và ghi nhận trạng thái nút trong hệ thống một cách rõ ràng.
+ Nút dừng khẩn (emergency stop) - nút nhấn không tự phục hồi
Nút dừng khẩn được dùng để dừng nhanh hệ thống khi xảy ra sự cố, đảm bảo an toàn cho người vận hành và máy móc Thông thường, tiếp điểm thường đóng được dùng để cấp nguồn cho toàn bộ mạch điều khiển Khi có sự cố, người vận hành nhấn nút dừng khẩn để làm mở tiếp điểm thường đóng, ngắt nguồn điện cho toàn bộ mạch điều khiển và dừng hệ thống ngay lập tức để tránh hỏng hóc hay rủi ro nghiêm trọng.
Cầu dao là thiết bị đóng cắt mạch điện được vận hành bằng tay trên lưới điện hạ áp Đây là thiết bị phổ biến trong cả dân dụng và công nghiệp, được dùng cho các mạch công suất nhỏ với tần suất đóng cắt thấp, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành hệ thống điện.
Khi ngắt cầu dao, hồ quang thường xuất hiện mạnh; để dập tắt hồ quang nhanh, cần kéo lưỡi dao ra khỏi kẹp thật nhanh vì tốc độ kéo tay không thể nhanh được Do đó người ta bổ sung lưỡi dao phụ, lưỡi dao phụ và lưỡi dao chính bị kẹp trong kẹp khi dẫn điện Khi kéo lưỡi dao chính ra trước, lưỡi dao phụ vẫn bị kẹp trong kẹp Lò xo bị kéo căng và đến một mức nhất định sẽ bật nhanh, kéo lưỡi dao phụ ra khỏi kẹp Do vậy hồ quang sẽ bị kéo dài nhanh và bị dập tắt trong thời gian ngắn.
Theo kết cấu người ta chia cầu dao ra làm loại 1cực, 2cực, 3 cực, 4 cực, ngoài ra còn có cầu dao 1 ngã, cầu dao 2 ngã
Cầu dao còn được phân loại theo cấp điện áp: 250V hoặc 500V, theo dòng điện 5A, 10A…… 200A…1000A và có loại hở, loại có hộp bảo vệ
Cầu dao thường được kết hợp với cầu chì để bảo vệ ngắn mạch
Hình 1.5 Cấu tạo các bộ phận cầu dao
Trong các máy móc công nghiệp người ta sử dụng rộng rãi các bộ không chế để làm các khí cụ điều khiển các thiết bị điện
Bộ khống chế được chia ra làm bộ khống chế động lực (còn gọi là tay trang) để điều khiển trực tiếp và bộ khống chế chỉ huy để điều khiển gián tiếp
Bộ khống chế là một loại thiết bị chuyển đổi mạch điện được điều khiển bằng tay gạt hoặc vô lăng quay, cho phép thực hiện từ xa hoặc trực tiếp các chuyển đổi mạch phức tạp Nhờ đó, nó có thể khởi động máy móc, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều và hãm điện cho các máy điện và thiết bị điện.
Bộ khống chế động lực, còn được gọi là tay trang, là thiết bị điều khiển trực tiếp các đồ dùng cơ điện có công suất nhỏ và trung bình ở nhiều chế độ làm việc khác nhau, nhằm đơn giản hóa thao tác cho người vận hành và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống.
Bộ khống chế chỉ huy là hệ thống điều khiển được dùng để điều khiển gián tiếp các động cơ điện có công suất lớn bằng cách chuyển đổi mạch điện điều khiển các cuộn dây công tắc tơ và khởi động từ Đôi khi thiết bị này cũng được dùng để đóng cắt trực tiếp các động cơ điện có công suất nhỏ, nam châm điện và các thiết bị điện khác Bộ khống chế chỉ huy có thể được truyền động bằng tay hoặc bằng động cơ chấp hành.
Bộ khống chế động lực còn được dùng để thay đổi trị số điện trở đấu trong các mạch điện Về nguyên lý bộ khống chế chỉ huy không khác gì bộ khống chế động lực Chỉ có hệ thống tiếp điểm bé, nhẹ, nhỏ hơn và sử dụng ở mạch điều khiển
TỰ ĐỘNG KHỐNG CHẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Các khâu bảo vệ và liên động trong TĐKC TĐĐ
1 Khái niệm về tự động khống chế (TĐKC):
TĐKC là tổ hợp các thiết bị, khí cụ điện được liên kết bằng các dây dẫn nhằm tạo mạch điều khiển phát ra tín hiệu điều khiển để khống chế hệ thống truyền động điện làm việc theo một qui luật nhất định nào đó do qui trình công nghệ đặt ra
2 Các yêu cầu của TĐKC:
+ Thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật:
Thỏa mãn tối đa qui trình công nghệ của máy sản xuất để đạt được năng suất cao nhất trong quá trình làm việc Mạch phải có độ tin cậy cao, linh hoạt, đảm bảo an toàn
+ Đảm bảo về mặt kinh tế
Giá cả hợp lý, phù hợp với khả năng chi trả của khách hàng Nên chọn các thiết bị đơn giản và phổ thông, cùng loại càng tốt để thuận tiện cho việc sửa chữa và thay thế sau này Thiết bị cần đảm bảo độ bền cao và ít hỏng hóc để giảm chi phí bảo trì và vận hành Việc lựa chọn như vậy giúp tối ưu ngân sách và duy trì hiệu suất sử dụng lâu dài.
3 Phương pháp thể hiện sơ đồ điện TĐKC:
3.1 Phương pháp thể hiện mạch động lực:
Tất cả các phần tử của thiết bị, khí cụ điện khi trình bày trên sơ đồ phải thể hiện dưới dạng ký hiệu qui ước và phải ở trạng thái bình thường (trạng thái không điện, chưa tác động) của chúng
Hình 2.1 Tiếp điểm thường mở, đóng chậm của rơ le thời gian
Cần hạn chế tối đa việc các dây dẫn cắt nhau nhưng không được liên hệ điện với nhau Tất cả các phần tử của cùng một thiết bị phải được ký hiệu giống nhau bằng các chữ số hoặc ký tự để tăng tính nhận diện và thuận tiện cho thiết kế, lắp đặt và bảo trì.
Các điểm dây dẫn nối chung với nhau phải được đánh số giống nhau
Hình 2.2 Hạn chế dây dẫn cắt nhau trong bản vẽ 3.2 Phương pháp thể hiện mạch điều khiển:
Hình 2.3 Các phần tử của cùng thiết bị ký hiệu giống nhau
Hình 2.4 Dây dẫn đánh số giống nhau tại cá điểm nối chung
3.3 Bảng ký hiệu các phần tử trong sơ đồ TĐKC: Để thuận lợi cho việc đọc các bản vẽ các mạch điện, trên hình dưới đây là một số ký hiệu qui ước các thiết bị điện của mạch điện các hệ thống Đây là các ký hiệu thường hay sử dụng cho các mạch điện hiện nay thường hay được sử dụng
+ Các loại thiết bị đóng cắt, điều khiển
Các loại khí cụ điện dùng trong điều khiển điện công nghiệp thường dùng các ký hiệu phổ biến như sau
Bảng 2.1 Ký hiệu các tiếp điểm trong điều khiển điện công nghiệp
STT Tên gọi Ký hiêu Ghi chú
1 1 Nút ấn không tự giữ a Thường mở b Thường kín
- Buông tay ra sẽ trở về trạng thái ban đầu
2 2 Nút ấn tự giữ a Thường mở b Thường kín c Đổi nối
- Tự giữ trạng thái tác động khi buông tay ra
4 4 Công tắc hành trình a Thường mở b Thường đóng c Liên động
5 5 Tiếp điểm của rơle điện a Thường hở: b Thường kín: c Đổi nối
- Dùng cho các loại rơle, trừ rơle nhiệt và rơle thời gian
6 6 Tiếp điểm của khí cụ điện: a Thường hở b Thường kín
- Dùng cho công tắc tơ, khởi động từ, bộ khống chế động lực
7 7 Tiếp điểm có bộ phận dập tia lửa(hồ quang): a Thường hở b Thường kín
8 8 Tiếp điểm thường hở của rơ le thời gian: a Đóng muộn: b Cắt muộn c Đóng, cắt muộn
9 9 Tiếp điểm thường kín của rơ le thời gian: a Đóng muộn: b Cắt muộn c Đóng, cắt muộn
10 Tiếp điểm sau khi tác động phải trả về
(reset) bằng tay: a Thường hở b Thường kín
- Thường áp dụng cho rơle nhiệt
11 Tiếp điểm của rơle không điện:
Phanh hãm điện từ a Một pha b Ba pha
14 Bộ khống chế (tay gạt cơ khí)
Bộ khống chế gồm các tiếp điểm và một số vị trí Khi đặt ở vị trí nào đó sẽ có những tiếp điểm được đóng lại
- Tại các vị trí có chấm tô đen thì tiếp điểm tương ứng đóng kín
- Số 5: KC1 và KC3 kín
Bảng 2.2 Ký hiệu các cuộn dây điện từ - công tắc rơle
STT Tên gọi Ký hiêu Ghi chú
1 Cuộn dây rơle, công tắc tơ, khởi động từ a Ký hiệu chung b Cuộn dây rơle dòng c Cuộn dây rơle quá dòng d Cuộn dây rơle áp e Cuộn dây rơle kém áp f Cuộn dây rơle có điện trở 200
Trên cùng 1 sơ đồ chỉ sử dụng 1 dạng ký hiệu thống nhất
2 Rơle, công tắc tơ, khởi động từ có 2 cuộn dây
3 Cuộn dây rơle điện tử có ghi độ trì hoãn thời gian ở cuộn dây:
- Có chậm trễ khi hút vào
- Có chậm trễ khi nhả ra
- Chậm trễ khi hút vào và nhả ra
4 Phần tử đốt nóng của rơ le nhiệt
5 Cuộn dây rơle so lệch
4 Các nguyên tắc điều khiển
- Hiểu rõ mạch điều khiển truyền động điện điển hình
- Nguyên tắc điều khiển theo thời gian
4.1 Nguyên tắc điều khiển theo thời gian:
Các thông số n; M; I đặc trưng cho chế độ công tác của hệ truyền động Khi động cơ chuyển chế độ làm việc thì chúng thay đổi từ giá trị này sang giá trị khác và biến đổi theo thời gian với một quy luật nào đó
Dựa vào bài toán quá trình quá độ của truyền động điện, ta xác định được các giá trị chuyển đổi tối ưu n, M, I và t tại đó quá trình chuyển đổi đạt trạng thái tối ưu Với các giá trị chuyển đổi tương ứng của tốc độ, dòng điện và mô men, ta xác định được thời gian chuyển đổi tương ứng Thời điểm tác động để điều chỉnh tham số mạch điện cấp cho động cơ nhằm chuyển đổi chế độ làm việc được gọi là thời điểm chuyển đổi Để khống chế các chế độ làm việc của hệ thống truyền động điện theo nguyên tắc thời gian, hệ thống điều khiển cần có thiết bị tín hiệu để đo các khoảng thời gian và tại các thời điểm tính toán sẵn, thiết bị tín hiệu sẽ điều khiển phần tử đóng cắt thực hiện việc đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống các phần tử tải (R, L, C…) nhằm làm thay đổi tham số mạch điện dẫn đến thay đổi chế độ làm việc của động cơ.
Phần tử tín hiệu được sử dụng là rơle thời gian
Xét sơ đồ khống chế quá trình khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập qua 2 cấp điện trở phụ Để đảm bảo an toàn cho cuộn dây phần ứng của động cơ khi khởi động, cần phải hạn chế trị số dòng điện phần ứng trong thời gian khởi động không vượt quá trị số lớn nhất cho phép Mặt khác khi tốc độ động cơ tăng lên, dòng điện phần ứng giảm làm giảm gia tốc của quá trình khởi động Do đó người ta trong quá trình khởi động cần phải loại bỏ dần các điện trở phụ cho đến khi tốc độ động cơ bằng với tốc độ làm việc
Quá trình khởi động của động cơ qua 2 cấp điện trở phụ được mô tả qua các đặc tính tĩnh (chế độ xác lập) và đặc tính động
Trên đặc tính động, tốc độ của động cơ biến đổi theo thời gian qua các giai đoạn:
Từ (0 - t1) - động cơ khởi động với 2 điện trở phụ Tại thời điểm t1 điện trở phụ thứ nhất bị ngắn mạch
Từ (t1 - t2) - động cơ khởi động với điện trở phụ còn lại Tại thời điểm t2 điện trở phụ thứ 2 bị ngắn mạch
Thời gian khống chế khởi động được tính đến khi điện trở phụ cuối cùng bị lọai bỏ
Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý mạch điện khống chế khởi động động cơ một chiều kích thích độc lập qua 2 cấp điện trở phụ lhống chế theo thời gian
Các phần tử của sơ đồ bao gồm:
- Phần ứng của động cơ Đ
- Cuộn kích từ động cơ CKT
- Các điện trở phụ khởi động 1R, 2R
- Rơ le dòng điện bảo vệ mất từ thông kích từ động cơ
- Các rơ le thời gian TS1, TS2 để khống chế các quá trình khởi động
- Công tăc tơ làm việc K để nối phần ứng động cơ vào nguồn điẹn
- Các công tăc tơ khởi động K1, K2 để ngắn mạch các điện trở 1R, 2R tại các thời điểm cần thiết
- Các nút ấn điều khiển khởi động và dừng máy M, D
+ Hoạt động của sơ đồ
41 Để khởi động động cơ, đóng điện vào mạch động lực và điều khiển Qua cuộn kích từ CKT và rơ le dòng điện RI có dòng điện kích từ cho động cơ Nếu dòng điện kích từ đủ, RI tác động đóng tiếp điểm của nó trong mạch cuộn dây công tăc tơ K, cho phép động cơ khởi động Đồng thời rơ le thời gian TS1 có điện, tiếp điểm thường kín của nó mở làm các công tăc tơ K1, K2 không có điện vào thời điểm trước khi khởi động, các tiếp điểm K1, K2 mở làm các điện trở 1R, 2R được nối vào mạch phần ứng động cơ Ấn nút khởi động M, công tăc tơ K có điện Tiếp điểm thường kín K mở là TS1 mất điện, đồng thời các tiếp điểm thường mở K đóng lại để động cơ khởi động và duy trì dòng cấp điện cho động cơ
Do tiếp điểm TS1 đóng chậm nên các công tắc tơ K1, K2 vẫn chưa có điện, động cơ khởi động với 2 điện trở phụ trong mạch phần ứng Khi có dòng điện qua điện trở 2R, tạo ra sụt áp làm TS2 tác động, mở tiếp điểm của nó đảm bảo trình tự khởi động
Sau thời gian chỉnh định của TS1(đến thời điểm t1), tiếp điểm thường kín TS1 đóng lại, công tăc tơ K1 có điện, đóng tiếp điểm K1, điện trở 1R bị nối ngắn mạch Động cơ tiếp tục khởi động với điện trở phụ 2R
Khi điện trở 1R bị ngắn mạch, rơ le TS2 mất điện, Sau thời gian chỉnh định của
Trong quá trình khởi động, tiếp điểm TS2 đóng lại, cấp điện cho công tắc tơ K2 Khi K2 có điện, điện trở 2R bị ngắn mạch khiến động cơ nhanh chóng tăng tốc lên tốc độ làm việc và quá trình khởi động kết thúc.
+ Nhận xét về nguyên tắc khống chế theo thời gian:
Khi dùng nguyên tắc khống chế theo thời gian thì có các yếu tố như MC, J, U,
R, L, C của mạch phải đúng với điều kiện tính toán Nếu không thì tại các thời điểm chuyển đổi giá trị của n, M, I thực tế của động cơ sẽ không đúng với giá trị tính toán dẫn đến việc động cơ chuyển chế độ làm việc không đúng với yêu cầu Ưu điểm: có thể điều chỉnh được thời gian theo tính toán độc lập với thông số của hệ thống động lực, có thể điều chỉnh được thời gian chỉnh định của rơle cho phù hợp với thông số thực tế của hệ
Thiết bị của sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy