BÀI GIẢNG MÔN ĐIỀU KHIỂN LOGIC - Lê Đăng Toàn pot

Bây giờ để khởi động động cơ ta ấn nút mở máy M 3 -5 → cuộn hút công tắc tơ Đg có điện, đóng tiếp điểm Đg trên mạch động lực, phầncứng động cơ được cấp điện từ lưới qua 2 điện trở phụ Rf

BÀI GIẢNG

MÔN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

2CTCông tắc 3 cực

Công tắc 2 cực

Hình 1.1 Ký hiệu công tắc

PHẦN I ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA

ĐỘNG CƠ ĐIỆN

BÀI MỞ ĐẦU NHẮC LẠI VÀ THỐNG NHẤT MỘT SỐ KIẾN THỨC CÓ LIÊN QUAN ĐẾN

MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LÔGÍC

1.1 Các thiết bị đóng/cắt bằng tay

Là các thiết bị được chế tạo để người điều kiển đóng/cắt mạch điện trực tiếpbằng tay:

- Khi các tiếp điểm tiếp xúc với nhau: cho dòng điện đi qua

- Khi các tiếp điểm không tiếp xúc với nhau: không cho dòng điện đi qua

Chú ý: Cầu dao được ký hiệu bằng chữ CD, nếu trên cùng một sơ đồ mà có nhiều cầu

dao, ta có thể ký hiệu 1CD, 2CD…

1.1.3.Nút ấn.

Nút ấn còn gọi là nút điều khiển việc đóng/ngắt các thiết bị điện từ xa Có hailoại nút ấn cơ bản là nút ấn thườn kín và nút ấn thường mở

* Ký hiệu trên sơ đồ :

Chú ý: Trên thị trường có 2 loại nút ấn, loại tiếp điểm tự phục hồi và loại có khoá gài

(không tự phục hồi )

Trên sơ đồ nút ấn thường được ký hiệu theo chức năng của chúng, ví dụ như

D, M…

Về cơ bản, bộ khống chế giống như công tắc nhưng có nhiều tiếp điểm và do đó

nó có nhiều mạch ra Tuỳ theo cấu tạo bộ khống chế có thể chia thành:

- Bộ khống chế phẳng

- Bộ khống chế hình trống

- Bộ khống chế hình cam

* Ký hiệu bộ khống chế trên sơ đồ:

Người ta sử dụng ký hiệu dấu chấm (.) trên sơ đồ để diễn tả các mạch ra của bộkhống chế Ví dụ:

Hình1.3: Ký hiệu nút

ấn

Nút ấn thường mở

Nút ấn thường kín

3

(I)

Hình 1.4: Ký hiệu bộ khống chế

(II)(III)

Ý nghĩa của ký hiệu ở trên được hiểu như sau:

- Để tay gạt ở vị trí 0: cả ba mạch đều hở

- ở vị trí 1 bên phải(I) kín,(II)và (III) hở

- ở vị trí 1 bên trái(II) kín,(I)và (III) hở

- ở vị trí 2 bên trái(III) kín,(I)và (II) hở

- ở vị trí 3 bên phải(III) kín,(I)và (II) hở

Chú ý: Bộ khống chế được ký hiệu bằng chữ KC Nếu trên cùng 1 sơ đồ có nhiều bộ

khống chế ta sử có thể ký hiệu 1KC, 2KC…

1.2.Các thiết bị đóng/ cắt tự động (đống cắt từ xa)

1.2.1 Rơ le và công tắc tơ điện từ.

Về cấu tạo và nguyên lý làm vịêc, Rơle và công tắc tơ điện từ giống nhau, nghĩa là vềcấu tạo đều có hai phần chính

- Cơ cấu điện từ

- Hệ thống các tiếp điểm

Cơ cấu điện từ bao gồm mạch từ và cuộn dây (cuốn hút)

Hệ thống các tiếp điểm bao gồm tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh

Ngoài ra Rơle và công tắc tơ điện từ còn có các bộ phận khác như: vỏ, hệ thống

lò xo phản lực

Về nguyên lý hoạt động, khi chưa cấp điện vào cuộn hút thì trạng thái các tiếpđiểm được giữ nguyên Khi cấp điện vào cuộn hút thì trạng thái tiếp điểm thay đổi, cáctiếp điểm thường mở thì đóng lại còn tiếp điểm thường đóng thì mở ra Như vậy sựđóng ngắt của các tiếp điểm này được thực hiện không phải trực tiếp từ tay người vậnhành mà thực hiện gián tiếp thông qua mạch từ

Chú ý:

- Rơle có tiếp điểm chịu được dòng điện nhỏ nên thường dùng cho mạch điềukhiển

- Công tắc tơ có tiếp điểm chịu được dòng điện lớn nên dùng cho mạch động lực

*.Ký hiệu Rơle và công tắc tơ trên sơ đồ

Chú ý:

Tên của cuộn hút trùng với tên của tiếp điểm và thường được đặt xuất phát từchức năng của nó trên sơ đồ ví dụ:

Công tắc tơ chạỵ thuận :T

Công tắc tơ chạy ngược: N

Nếu là Rơle, thêm chữ R đứng trước ví dụ

Rơle hãm: RH

Rơ le nhiệt: Rnh…

Khởi động từ: một công tắc tơ đi kèm với một rơle nhiệt, thường dùng đểđóng/cắt cho động cơ điện được gọi tắt là khởi động từ

1.2.2 Rơle thời gian

Rơle thời gian là loại rơle tạo được ra những khoảng thời gian trễ kể từ lúc cótín hiệu vào (hoặc cắt tín hiệu ) cuộn hút cho tới khi tiếp điểm của nó chuyển trạng thái

*.Ký hiệu rơle thời gian trên sơ đồ :

+ Cuộn hút: Ký hiệu giống như các loại Rơle, Công tắc tơ

+ Tiếp điểm của rơle thời gian: có bốn loại cơ bản và được ký hiệu như sau:

Chú ý: Hiện nay trên thị trường chúng ta thường gặp loại Rơle thời gian có 2 cặp tiếp

điểm thời gian là thường mở đóng chậm và thường đóng mở chậm, 2 cặp kia ítdùng hơn

1.2.3 Rơ le nhiệt

Về cấu tạo rơle nhiệt gồm ba bộ phận chính Bộ phận thứ nhất là một sợi đốt,dòng làm việc cũng như dòng qua tải đều đi qua sợi đốt này , nó có nhiệm vụ phát ranhiệt (tỉ lệ với dòng điện qua nó ) Do vậy nó được mắc nối tiếp với tải Bộ phận thứhai là một thanh lưỡng kim nhận nhiệt từ sợi đốt, bộ phận thứ ba là các tiếp điểmthường kín

Tiếp điểm thường đóng, đóng chậmTiếp điểm thường mở, đóng chậm

Tiếp điểm thường đóng, mở chậmTiếp điểm thường mở, mở chậm

Khi dòng làm việc là định mức, nhiệt do sợi đốt phát ra chưa đủ để tác động tới thanh lưỡng kim Khi xãy ra quá tải, nhiệt độ tăng đủ lớn đẩy cho thanh lưỡng kim cong về phía thanh có điện Tiếp điểm của rơle nhiệt thường là loại không tự phục hồi được

Chú ý:

Tiếp điểm của rơle nhiệt thường là loại không tự phục hồi được

* Ký hiệu rơle nhiệt trên sơ đồ:

- Sợi đốt(hoặc thanh nhiệt) :

- Tiếp điểm:

1.3 MỘT SỐ THIẾT BỊ KHÁC: 1.3.1 Máy biến áp Là loại máy điện tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều trong mạch điện nhưng vẫn giữ nguyên tần số + Ký hiệu máy biến áp trên sơ đồ: - Máy biến áp một pha:

- Máy biến áp 3 pha:

Chú ý: Sơ cấp và thứ cấp có thể đấu sao hoặc tam giác tuỳ từng trường hợp

Rnh

Rnh

1.3.2 Động cơ điện một chiều

Dựa vào kiểu cấp nguồn cho dây quấn kích từ (dây quấn kích thích) có thể cócác loại động cơ một chiều sau:

- Động cơ một chiều kích từ độc lập:

- Động cơ một chiều kích từ song song:

- Động cơ một chiều kích từ nối tiếp:

Có 2 loại cơ bản

- Động cơ điện không đồng bộ 3 pha rôto lòng sóc

- Động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto dây quấn

1.3.4 Động cơ điện đồng bộ Về mặt cấu tạo, phía stato giống như của động cơ không đồng bộ phia roto được quấn dây

ĐK

ĐK

ĐB

-BÀI 2 MỘT SỐ SỰ CỐ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

- Ngắn mạch một pha: là trường hợp ngắn mạch pha lửa với pha nguội

- Ngắn mạch hai pha: là mạng điện có hai pha lửa bị ngắn mạch với nhau

- Ngắn mạch ba pha: là trường hợp mạng 3 pha lửa bị ngắn mạch với nhau

2.1.3 Bảo vệ sự cố ngắn mạch.

Dùng cầu chì, Aptomát, Rơle dòng cực đại

- Dùng cầu chì:

Bảo vệ ngắn mạch cho động cơ 3 pha

Tính toán cho cầu chì:

+ Nhược điểm: Khi sử dụng có sự cố xảy ra phải thay dây chảy

AT

- Dùng Aptomát:

+ Ưu điểm: sau khi sự cố xảy ra thì ta chỉ chữa rồi phục hồi lại Aptomát

+ Nhược điểm: Giá thành cao, cấu tạo phức tạp

2.2 Sự cố quá tải

2.2.1 Sự cố quá tải dài hạn

- Định nghĩa: sự cố quá tải dài hạn là hiện tượng dòng điện làm việc tăng bằng1,2 ÷ 1,4 dòng định mức và tồn tại trong khoảng thời gian dài làm hỏng thiết bị về mặtnhiệt

- Bảo vệ sự cố quá tải dài hạn:

Dùng Rơle nhiệt

Sơ đồ bảo vệ quá tải dành cho động cơ không đồng bộ ba pha

- Cơ chế bảo vệ:

Giả sử xảy ra sự cố quá tải dài hạn dòng điện của động cơ tăng, mà dòng điện

đó qua sợi đốt của Rơle nhiệt, sợi đốt đó sẽ phát ra một nhiệt lượng làm cho thanh kimloại bị biến dạng và tác động vào lẫy cơ khí để mở tiếp điểm của Rơle nhiệt làm chothanh kim loại bị biến dạng và tác động vào lẫy cơ khí để mở tiếp điểm của Rơle nhiệt(tiếp điểm 1RN hoặc 2RN mở) Do đó cuộn hút K mất điện làm các tiếp điểm K mở cắtđộng cơ ra khỏi nguồn

M

+ Do về mặt cơ khí+ Do bị mất một pha ở động cơ không đồng bộ ba pha.

Đối với động cơ điện một chiều chỉ cần một sợi đốt

2.2.2 Sự cố ngắn tải ngắn hạn

- Định nghĩa: Quá tải ngắn hạn là hiện tượng dòng điện làm việc của động cơ

bằng 2 ÷ 3 dòng định mức và tồn tại trong khoảng thời gian ngắn gây hư hỏng về mặt

cơ khí do tốc độ tăng của dòng quá lớn

- Bảo vệ sự cố quá tải ngắn hạn: Dùng Rơle dòng cực đại Khi ta cho dòng làmviệc đi qua Rm nếu Ilv≤ Ihút của Rm thì tiếp điểm đóng còn Ilv ≥ Ihút => tiếp điểm mở

Sơ đồ bảo vệ quá tải ngắn hạn cho động cơ không đồng bộ ba pha

(cả bảo vệ ngắn mạch, quá tải dài hạn)

- Cơ chế bảo vệ:

Giả sử xảy ra sự cố quá tải ngắn hạn nên dòng làm việc bằng 2 ÷ 3 dòng địnhmức hay Ih của RM do đó tiếp điểm 1RM hoặc 2RM mở ra làm cho cuộn hút của Kmất điện và tiếp điểm K mở ra cắt động cơ ra khỏi lưới điện

- Nguyên nhân: do cơ khí, trục động cơ bị nghẹt, vòng dây bị chập trong độngcơ

Chú ý: Trong các truyền động điện mà động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn hoặc ngắn

hạn lặp lại thì không cần bảo vệ quá tải ngắn hạn

CD

RM K

K

CC CC

D

BÀI 3 XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THEO NGUYÊN TẮC THỜI

GIAN

3.1 Nội dung nguyên tắc

Khi xây dựng sơ đồ điều khiển tự động các chế độ làm việc của động cơ nếuchúng ta lấy tín hiệu thời gian làm tín hiệu điều khiển thì gọi là nguyên tắc thời gian

Phần tử để thực hiện nhận biết tín hiệu thời gian là rơle thời gian

3.2 Một số ví dụ

VD1: Thiết kế mạch điều khiển khởi động động cơ 1 chiều kích từ độc lập qua

2 cấp điện trở phụ theo nguyên tắc thời gian

Sau khi cấp điện vào mạch động lực và mạch điều khiển: → 1Rth có điện, mởngay tiếp điểm 1 Rth(9 - 11) Bây giờ để khởi động động cơ ta ấn nút mở máy M (3 -5) → cuộn hút công tắc tơ Đg có điện, đóng tiếp điểm Đg trên mạch động lực, phầncứng động cơ được cấp điện từ lưới qua 2 điện trở phụ Rf1, Rf2 → dòng điện qua cácđiện trở này có trị số lớn sẽ gây sụt áp trên chúng, sụt áp trên Rf1 vượt quá ngưỡng điện

áp hút của 2Rth, nó sẽ hoạt động mở tiếp điểm 2Rth(11 - 13) do vậy đảm bảo cho 1G và2G không có điện trong giai đoạn đầu của quá trình khởi động Cùng với thời điểmnày tiếp điểm Đg (1 – 7) mở ra → 1Rth mất điện

Sau khoảng thời gian duy trì của 1Rth(thời gian trễ), tiếp điểm 1Rth(9 -11) đónglại, lúc này cuộn hút công tắc tơ 1G có điện sẽ đóng tiếp điểm 1G trên mạch động lựcloại bỏ Rf1 đồng thời làm cho rơle thời gian 2Rth mất điện (do điện trở Rf2 bị nối ngắn

CKT

Rf1

Rf2 Đg2R

th

1G2G

Đg

Đg

ĐgĐg

1R

th

1G2G

7

13

mạch) sau 1 thời gian trễ 2Rth(11-13) đóng lại và cuộn hút 2G có điện đóng tiếp điểm2G trên mạch lực loại bỏ nốt Rf1 Động cơ chuyển sang quá trình làm việc ổn định.

Chú ý: + Tiếp điểm Đg( 3 - 5) làm nhiệm vụ duy trì

+ Nút ấn D dùng để dừng máy

+ Tiếp điểm Đg (1 -9 ) nâng cao độ tin cậy + 1Rth và 2Rth là 2 phần tử điều khiển

+ 1G và 2 G là 2 phần tử chấp hành

VD2: Mạch khởi động động cơ 1 chiều qua 2 cấp điện trở phụ khi dừng có hãm

động năng theo nguyên tắc tính thời gian

1G2G

Rf1

Rf2

RH

H ĐCKT

M

Đg

Đg1Rth2Rth1Rth

2Rth

1G2G

79

Đg

3Rth

Đg 153Rth

H

111

2-+

Thuyết minh

Quá trình mở máy: Ấn nút M do đó cuộn hút Đg có điện → đóng tiếp điểmmạch lực cấp điện cho phần ứng động cơ Đồng thời đóng tiếp điểm Đg (3 – 5) để duytrì cho chính nó và mở tiếp điểm Đg (13 -15) để khống chế cuộn H Khi cuộn Đg làmviệc thì cuộn hút 1Rth, 2Rth có điện ngay, vì tiếp điểm 1Rth (5 – 7), 2Rth ( 5 - 9) chưađóng lại ngay, do đó cuộn hút 1G, 2G không có điện → Rf1 , Rf2 được đưa vào quátrình giảm dòng khởi động

Sau một thời gian chỉnh định tiếp điểm 1Rth (5 - 7) đóng lại cuộn 1G có điện đóng tiếpđiểm 1G loại bỏ Rf1, tiếp theo tiếp điểm 2Rth (5 -9) đóng lại tiếp điểm 2G đóng lại loại bỏ Rf2.Kết thúc quá trình mở máy động cơ làm việc ổn định

Khi muốn dừng ta ấn nút D (1 - 3) → Đg mất điện, mở tiếp điểm Đg trên mạch lực

để cắt phần cứng động cơ khỏi lưới điện Khi đó cuộn hút 3Rth có điện ngay nhưng tiếpđiểm 3Rth(11 - 13) chưa mở ngay do đó cuộn H có điện đóng tiếp điểm H trên mạch lựcđưa RH tham gia vào quá trình hãm Sau một thời gian chỉnh định 3Rth (11 - 13) mở ra vàcuộn H mất điện mở tiếp điểm H(1 - 11) loại bỏ cuộn 3Rth, H ra khỏi lưới điện và kếtthúc quá trình hãm động năng

Các phần tử:

+ Phần tử điều khiển Rơle thời gian 1Rth, 2Rth , 3Rth.+ Phần tử chấp hành: Công tắc tơ Dg, 1G, 2G, H + Tiếp điểm Đg (3 - 5) tiếp điểm duy trì

3.3.bài tập

Bài 1: Thiết kế mạch điều khiển động cơ trong máy giặt theo trình tự như sau: Quaythuận 30 giây, nghỉ 5 giây, quay thuận 30 giây rồi lặp đi lặp lại quá trình trong thờigian 5 phút

Bài 2: Thiết kế mạch điều khiển đèn giao thông tại một ngã tư

Bài 3: Thiết kế mạch khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập có đảo chiều quay,

có 1 cấp điện trở khởi động, dừng máy, đảo chiều có hãm động năng được điều khiểntheo nguyên tắc thời gian

Bài 4: Thiết kế mạch điều khiển khởi động sao tam giác cho động cơ không động bộxoay chiều ba pha

BÀI 4 XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THEO NGUYÊN TẮC TỐC ĐỘ

4.1 Nội dung của nguyên tắc.

Tín hiệu tốc độ của động cơ cũng là đại lượng xác định các trạng thái của động

cơ do vậy người ta có thể lấy tín hiệu tốc độ để làm tín hiệu điều khiển khi xây dựng sơ

đồ điều khiển các chế độ làm việc

Để thực hiện theo nguyên tắc tốc độ người ta dùng các thiết bị đo tốc độ Có 2phương pháp đo

• Đo trực tiếp: Người ta dung Rơle tốc độ, rơle này nối cứng trục với động cơmà

ta cần điều khiển Thực chất rơle này khó chế tạo và đắt tiền mà chủ yếu ta đogián tiếp tốc độ

• Đo gián tiếp : Động cơ một chiều thì dùng Rơle hoặc công tắc tơ nối song songvới mậch phần ứng động cơ Đối với động cơ xoay chiều rôto dây quấn, người

ta dùng Rơle nối ở 2 pha của rôto

3G

1G2G3G

Đ

ĐgĐg

MD

Khi tốc độ động cơ tăng lên n, n ≥ n1 thì điện áp trên phần ứng đạt tới điện áphút của cuộn 1G (Uư = UGhút) do đó 1G làm việc và tiếp điểm 1G đóng lại loại bỏ Rf3

Khi tốc độ tiếp tục tăng đến n ≥ n2>n1 khi đó 2G làm việc và tiếp điểm 2G đónglại loại bỏ tiếp Rf2

Khi tốc độ tiếp tuc tăng đến (n ≥ n3>n2) thì cuộn hút 3G làm việc tiếp điểm 3Gđóng lại loại bỏ nốt Rf1 Kết thúc quá trình khởi động

Chọn cuộn hút 1G, 2G, 3G sao cho

Uhút1G = U1

Uhút2G = U2

Uhút3G = U3

VD2: Mạch khởi động động cơ 1 chiều tính từ độc lập qua 1 cấp điện trở phụ

hạn chế dòng phần cứng và hãm động năng để dừng máy theo nguyên tắc tốc độ

G

Đ

Rf

ĐgHĐg

RH

RH

RhH

THUYẾT MINH

Sau khi ấn nút mở máy M, công tắc tơ Đg có điện đóng tiếp điểm Đg thường

mở trên mạch động lực nối phần ứng động cơ vào lưới qua điện trở phụ hạn chế Rf.Khi tốc độ động cơ đạt n1 thì công tắc tơ G tác động đóng tiếp điểm G trên mạch độnglực ngắn mạch điện trở Rf kết thúc quá trình khởi động

Muốn dừng nhanh động cơ bằng phương pháp hãm động cơ, ta ấn nút dừng máy D, lúc này công tắc tơ Đg mất điện, phần ứng động cơ bị cắt khỏi lưới, do tiếp điểm Đg thường đóng trên mạch động lực đóng lại nên cuộn hút rơle hãm RH có điện đóng tiếp điểm RH trên mạch điều khiển lại khiến H có điện, tiếp điểm H trên mạch động lực đóng lại khép mạch phần ứng qua điện trở hãm Rh bắt đầu quá trình hãm độngnăng cho đến khi tốc độ động cơ giảm xuống đủ nhỏ, rơle hãm RH nhả ra đưa mạch về trạng thái ban đầu, động cơ được hãm tự do cho đến khi dừng hẳn

4.3.Bài tập

Bài 1: Thiết kế mạch khởi động động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều quay, có 1 cấp điện trở khởi động, dừng máy, đảo chiều có hãm động năng được điều khiển theo nguyên tắc tốc độ

Bài 2: Thiết kế mạch điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập thực hiện 2 chức năng sau

• Khởi động qua 3 cấp điện trở phụ theo nguyên tắc thời gian

• Hãm Động năng theo nguyên tắc tốc độ

Bài 3: Thiết kế mạch điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập thực hiện 2 chức năng sau

• Khởi động qua 2 cấp điện trở phụ theo nguyên tắc tốc độ

• Hãm động năng theo nguyên tắc thời gian

BÀI 5 XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THEO NGUYÊN TẮC DÒNG

ĐIỆN

5.1 Nội dung nguyên tắc

- Dòng điện của động cơ cũng phản ánh các chế độ làm việc của động cơ

Chẳng hạn: Chế độ điều khiển dòng khởi động, chế độ có tải, chế độ không tải hoặc chế độ hãm

Do vậy có thể lấy tín hiệu dòng điện vào động cơ làm tín hiệu điều khiển để xâydựng mạch điều khiển các chế độ làm việc của động cơ

Phần tử thực hiện: Rơle dòng điện hoặc các phân tử thực hiện dòng điện khác

ĐgG

RI

RK

Đg

THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ

Khi ấn M thì Đg có điện, các tiếp điểm Đg đóng cung cấp điện cho động cơ

Vì I làm việc của động lớn do đó RI và RK làm việc, nhưng chọn thời gian hút RK > thời gian hút của RI do đó tiếp điểm RI mở ra trước khi RK đóng vào do đó cuộn G sẽ không có điện, nên tiếp điểm G vẫn mở, điện trở phụ được đưa vào giảm dòng khởi động

Khi dòng điện của động cơ giảm bằng dòng điện định mức thì cuộn RI ngừng hút, tiếp điểm RI đóng lại cấp điện cho cuộn hút G tiếp điểm G đóng lại và loại bỏ điện trở phụ ra, kết thúc giai đoạn khởi động

5.3.Bài tập

Thiết kế mạch điều khiển khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập có đảo chiều, có một cấp điện trở khởi động, dừng máy có hãm động năng, khởi động được điều khiển theo nguyên tắc dòng điện, quá trình hãm được điều khiển theo nguyên tắc tốc độ

IV Các nguyên tắc điều khiển khác

Khi xây dựng mạch điều khiển các chế độ làm việc của động cơ, người ta có thểcăn cứ vào các đại lượng đo lường ρ, M, F ,to, ánh sáng

- Nguyên tắc lập trình: Điều khiển đối tượng chạy tới một hành trình nào đó để điều khiển được dùng cảm biến vị trí (công tắc hành trình,quang điện )

Ví dụ:

Đảo chiều quay của động cơ theo nguyên tắc hành trình dùng động cơ 1 chiều

Sơ đồ nguyên lý:

Thuyết minh nguyên lý:

Giả sử lúc đầu ta cho quay ngược thì ấn M, lập tức cuộn N có điện, cuộn N đóngtiếp điểm N ở mạch động lực làm cho động cơ quay theo chiều ngược

Khi động cơ quay kéo M sang trái va vào cảm ứng KHA lập tức cuộn N mất điện Khi mất điện N đóng tiếp điểm thường đóng nối mạch cho cuộn T Lập tức cuộn

N có điện

Khi T có điện mở tiếp điểm thường T khoá cuộn N đồng thời đóng tiếp điểm T,

ở mạch động lực làm cho động cơ quay theo chiều thuận và kéo M sang phải

Sau khi M sang phải va vào cảm ứng KHB thì cuộn T mất điện và cuộn N có điện

Quá trình này cứ tồn tại như vậy

Muốn ngừng: ấn nút D tất cả các cuộn T, N đều mất điện và các tiếp điểm đều

mở ra ngắt điện cho động cơ, động cơ ngừng quay

Phần II

1 Hệ thống điều khiển động cơ 1 chiều công suất nhỏ theo kiểu rung

Sơ đồ hệ thống được trình bày trên hình 3 1

Hệ thống này có chức năng bản sau:

+ khởi động qua một cấp điện trở phụ rf trong mạch phần ứng (từ không đến tốc độ cơ bản) sử dụng nguyên tắc tốc độ như rơ le gia tốc RG

+ Sau khi đạt tốc độ cơ bản (tốc độ danh định ) , từ thông của động cơ sẽ tự động giảm xuống để nâng tốc độ của động cơ lên lớn hơn tốc độ cơ bản ,dòng điện phần ứng sẽ được giữ trong giới hạn chon phép nhờ sự điều khiển theo nguyên tắc rung bằng rơ le dòng điện RT (qua trình hút nhả RT để làm giảm từ thông một cách đột ngột)

+ Khi dừng máy có hãm động năng qua 2 giai đoạn:

1.Hãm động năng với dòng kích từ nhỏ

2 Hãm động năng với dòng kích từ định mức

1

RG RT

rKT Ckt

Đg

Đg

RG

rH

-Đg

3

4

8

2

Nguyên lý làm việc của sơ đồ như sau:

Sau khi đóng cầu dao CD , dòng điện kíck từ qua cuận Ckt của động cơ có trị số danhđịnh nhờ tiếp điểm RG (2-8) đang kín để mở máy , ấn nút ấn mở máy M(7-9), cuận dâycủa công tác tơ Đg có điện , phần ứng của động cơ được nối vào nguần qua điện trởphụ rf , động cơ bắt đầu khởi động Dòng khởi đông chạy qua cuận dây RT làm chotiếp điểm (2-8) đóng lại , cùng với RG (2-8) nối tắt điện trở kíck từ rKT một cách chắcchắn khi tốc độ động cơ đạt ω1 , cuận dây của rơ le RG nhận được điện áp bằng giá trịchỉnh định , nó sẽ tác động làm đóng tiếp điểm RG(4-6)ngắn mạch điện trở phụ rf ,động cơ chuyển sang khởi động trên đường đặc tính tự nhiên (do dòng kích từ vẫnđang có giá trị danh định nhờ RT (2-8)vẫn đóng) Tốc độ động cơ tiếp tục tăng , dòngđiện phần ứng giảm dần đến trị số nhả của RT , rơ le RT nhả ra làm mở tiếp điểmRT(2-8) bắt đầu quá trình giảm từ thông của động cơ khi phần điện trở rKT được đưavào mạch kích từ , do quán tính điện từ nên từ thông sẽ giảm dần dần làm cho dòngđiện phần ứng cũng tăng dần cùng với sự tăng của tốc độ Khi dòng điện phần ứng đạttới trị số hút của rơ le RT , rơ le RT tác động đóng tiếp điểm RT(2-8) mach điện trởkích từ lại bị ngắn mạch, từ thông động cơ lại được tăng dần làm cho dòngđiện phầnứng lại giảm xuống

Trong quá trình thay đổi của từ thông và dòng điện phần ứng , tốc độ động cơ vẫntăng mô men động của hệ thống vẫn lớn hơn mô men cản sau một số lần đóng mở củatiếp điểm RT(2-8) , tốc độ tăng cao xấp xỉ băng tốc độ đã đặt , dòng điện phần ứngkhông tăng đến trị số hút của RT nữa , điện trở rKT được cố định trong mạch kíck từ ,

hệ thống sẽ làm việc ổn định với dòng kích từ nhỏ hơn dòng kích từ danh định tươngứng với tốc độ yêu cầu cao hơn tốc độ danh định

Như vậy nhờ có việc điều khiển theo nguyên tắc rung dòng điện mà dòng điện phầnứng của động cơ được giữ không vượt quá trị số cho phép trong quá trình tăng tốc độcủa động cơ lên trên tốc độ cơ bản

Muốn dừng động cơ, nhần nút ấn dừng máy D (1-7) , Đg mất điện làm mở tiếp điểmĐg(1-3) , Đóng tiếp điểm Đg(3-5) động cơ sẽ được hãm động năng với từ thông nhỏnhất do toàn bộ điện trở rKT được đưa vào mạch kích từ

Khi tốc độ giảm nhỏ hơn ω1 , RG nhả ra lam đóng tiếp điểm RG(2-8) , từ thôngđộng cơ tăng lên để tăng cường mô men hãm ở giai đoạn cuối khi dòng điện hãm đãgiảm nhỏ

+ rFĐ là điện trở phóng điện , có tác dụng dập sức điện động do cuận kích từ phóng

ra khi dừng động cơ cũng như khi tăng giảm từ thông

2 Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ công suất nhỏ dùng rơ le tốc độ để hãm ngược dừng máy nhanh.

Sơ đồ được trình bày trên hình 3.2 trong đó phần tử sử dụng để kiểm tra tốc độ là

rơ le tốc độ RKT Khi động cơ quay theo chiều thuận , tiếp điểm động 11 của rơ leRKT sẽ đóng sang tiếp điểm tĩnh 15 , khi động cơ quay ngược, 11 lại đóng sang tiếpđiểm 7

T

Rtr Rtr

D

11

3 N

1

5

7 9

13

15 17

Rnh

8

4 2

2cc

Hoạt động của sơ đồ:

Sau khi đóng cầu dao CD , để mở máy thuận ta nhấn Mt(5-7) lúc này công tác tơ T cóđiện đóng 3 tiếp điểm T trên mạch động lực nối dây quấn stato vào lưới theo thứ tựthuận , động cơ quay theo chiều thuận , tiếp điểm động 11 của rơ le RKT sẽ đóng sangtiếp điểm tĩnh 15 chuẩn bị cho quá trình hãm ngược

Muốn đảo chiều quay ấn nút mở máy Mn (3-5) , cuận hút công tác tơ T mất điện

mở 3 tiếp điểm T trên mạch động lực , tiếp điểm T(15-17) đóng lại sẽ cấp điện chocuận hút công tác tơ N đóng 3 tiếp điểm N trên mạch động lực nối dây quấn stato vàolưới theo thứ tự ngược , động cơ quay ngược

Giả sử động cơ quay thuận , khi đó tiếp điểm RKT(11-15) kín , muốn dừng nhanhđộng cơ ta ấn D lúc này rơ le trung gian Rtr có điện , tiếp điểm Rtr(1-3) mở ra sẽ cắtđiện cuận hút T ,Rtr (1-11) đóng lại cấp điện cho cuận hút công tác tơ N cùng với tiếp điểm RKT(11-15) , động cơ được hãm ngược , tốc độ giảm xuống nhanh làm choRKT nhả ra( 11 không được nối với 15) cuận hút công tác tơ N mất điện kết thúc quátrình hãm ngược mạch trở lại trạng thái ban đầu

+Rnh bảo vệ quá tải dài hạn

+cầu chì 1CC và 2CC bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển

3 Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ làm việc với tần số đóng mở cao Khi tần số đóng ngắt cao( chẳng hạn trong chế độ ngắn hạn lặp lại) cần phải sử

dụng khí cụ điện đóng cắt một chiều vì đặc điểm của rơ le ,công tác tơ 1 chiều là có tần

số đóng cắt cho phép lớn,làm việc chắc chắn và an toàn Tuy vậy , công tác tơ 1 chiềuthường có ít tiếp điểm ( đa số chỉ có một tiếp điểm chính ) nên ta phải tăng số tiếp điểmcông tác tơ lên

Sơ đồ điều khiển động cơ điện không đồng bộ bằng khí cụ điện 1 chiều được trìnhbày trên hình 3.3 trên sơ đồ này ,các rơ le dòng điện cực đại 1RM , 2RM , có tiếp điểm

tự phục rồi dùng để bảo vệ quá tải ngắn hạn cho chế độ ngắn hạn lặp lại dòng điện hútcủa rơ le này phải được chỉnh định nhỏ hơn dòng điện làm việc hai pha và dòng khởiđộng

Ih < I2fa < Ikđ do đó khi khởi động 1RM(5-7) mở để đảm bảo khởi động ,ta dùng rơ lethời gian Rth để phân mạch Rơ le dòng điện 3RM có tiếp điểm không tự phục hồiđược sử dụng để bảo vệ ngắn mạch

Nguyên lý hoạt động của sơ đồ được tóm tắt như sau:

ở trạng thái ban đầu , đặt khí cụ ở vị trí “0” , sau khi đóng cầu dao 1CD và 2CD , các

rơ le RA và Rth có điện đóng các tiếp điểm thường mở của chúng

Để khởi động thuận quay tay gạt bộ khống chế KC về phía phải KC1 và KC2 kínlàm cho Đg,1T , 2T có điện động cơ được đóng vào lưới theo thứ tự pha quay thuận,lúc này 1RM( 5-13) cắt điện Rth ,vì Rth( 5-9) mở chậm nên RA vẫn được duy trì thờigian này được chỉnh định lớn hơn một chút so với thời gian khởi động

Khi đảo chiều quay từ thuận sang ngược, ta quay tay ngạt của bộ khống chế từ phảisang trái Khi đi quavị trí “0” rơ le Rth có điện đóng tiếp điểm Rth( 5-9) và Rth( 2-4)

để chuẩn bị khởi động ngược Lúc này công tác tơ H cũng mất điện nên phanh hãm

FH sẽ giữ trục động cơ lại làm cho tốc độ giảm nhanh xuống giá trị bằng không Khi

tay gạt đã chuyển sang bên trái , các công tác tơ 1N , 2N , có điện ,phanh hãm FHcũng nhả ra và động cơ bắt đầu quay ngược

Hai tiếp điểm RA(1-3)và RA( 3-5) mắc nối tiếp nhau để nâng cao độ an toàn

1

2CD 1CD

4

Rth 1T

1N H

23

H

H 6 R 8

R CC

FH

sơ đồ mạch lực

Sơ đồ mạch điều khiển:

NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn

1Rth 13

2G 17

2Rtr

15

2Rtr 1Rtr

2Rth 31

N 2Rtr

41 39

3Rth 4G

2Rtr

2Rtr 1G

N

3G

2G 2G

1G

rH

H H

2CC

-Đến mạch điều khiển

(

Động cơ không đồng bộ 3 pha có thể đạt được nhiều tốc độ khác nhau như nhờ có

cấu tạo dây quấn stato có thể thay đổi được số đôi cực Ví dụ động cơ AG-1-12/8/6/4

do liên xô chế tạo stato có 2 dây quấn độc lập khi dây quấn thứ nhất nối hình tam giác(∆ -12) sẽ có 12 cực từ và và tốc độ đồng bộ là 500 vòng /phút khi dây quấn này đổi

sang nối ( ΥΥ-6 ) sẽ tạo ra 6 cực từ và tốc độ đồng bộ là 1000 vòng/phút khi dâyquấn thứ 2 nối hình tam giác (∆- 8 ) sẽ tạo ra 8 cực từ và tốc độ đồng bộ là 750vòng/phút khi dây quấn này đổi sang nối ( ΥΥ - 4)sẽ tạo ra 4 cực và tốc độ đồng bộ là

1500 vòng/phút

Hệ thống điều khiển động cơ nhiều cấp tố độ có thể đảm bảo theo nhiều yêu cầu củacông nghệ khác nhau với tốc độ trên nguyên tắc chung là khởi động từ tốc độ thấp rồiđổi nối lên tốc độ cao Khi dừng máy có thể hãm tái sinh rồi hãm động năng nếu nhưđộng cơ đang làm việc ở tốc độ khác tốc độ thấp nhất

Trong sơ đồ hình 3 4 nêu trên động cơ khởi động với tốc độ 750 V/ phút (∆ - 8) vàđổi nối lên 1500V/phút ( ΥΥ - 4) khi hãm dừng có giai đoạn hãm tái sinh nhờ đổi nối

từ tốc độ 1500V/phút xuống tốc độ 500V /phút ( ∆ - 12 ) và hãm động năng

Giai đoạn đầu khởi động dây quấn stato (∆ - 8) tương ứng với tốc độ đồng bộ

750V /phút (1G có điện , 2G , 3G và 4G không có điện) sau đó tự động đổi nối lên (YY - 4) tương ứng với tốc độ đồng bộ 1500V/phút (1G không có điện , 2G và 3G cóđiện , 4G không có điện) nhờ có rơ le trung gian 3Rtr và rơ le thời gian 1Rth

Khi đảo chiều quay ở tốc độ cao , dây quấn sẽ trở về nối ( ∆ - 8 ) sau đó mới tựđộng chuyển lên( YY - 4)

Khi dừng máy dây quấn stato chuyển từ (YY - 4) về ( ∆ - 12) để thực hiện hãm táisinh từ 1500V/phút đến 500V /phút sau đó là quá trình hãm động năng đến dừng Điều khiển quá trình hãm tái sinh bằng rơ le thời gian 2Rth quá trình hãm độngnăng bằng 3 Rth

Có thể tóm tắt vài nét chính về hoạt động của mạch như sau:

Sau khi đóng cầu dao 1CD và 2CD để khởi động thuận ta ấn nút mở máy thuận Mt( 3 - 5) khi đó 1Rtr có điện tự duy trì và tự cấp điện cho 1Rth , 2Rth và 1G Dâyquấn stato được nối ( ∆- 8) xong thì công tác tơ T có điện ,đóng dây quấn stato vàolưới theo thứ tự pha quay thuận Sau khoảng thời gian duy trì đã chỉ định tiếp điểm 1Rth (15 - 21) đóng lại cấp điện cho rơ le 2Rtr tác động cắt điện công tác tơ 1G đồngthời cấp điện cho công tác tơ 2G ,3G , dây quấn stato động cơ được đổi nối từ ( ∆ - 8)lên

(YY – 4 )

Để hãm dừng máy ấn nút dừng D( 1- 3) lúc này các rơ le và công tác tơ 1Rtr

( hoặc 2Rtr) và 1Rth , 2 Rth , 1G , 2G , 3G và 3Rtr mất điện dây cuấn stato đang làmviệc được cắt ra khỏi nguần Còn 4G và 3Rth có điện cùng với T (hoặc N) (do tiếpđiểm 2Rth ( 2- 4) mở chậm) sẽ đưa dây quấn stato vào lưới theo sơ đồ ( ∆ - 12) Quátrình hãm tái sinh kéo dài cho đến khi tiếp điểm 2Rth(2 - 4) mở ra cắt điện các công tác

tơ T hoặc N

4G và rơ le 3Rth Nhờ tếp điểm T (41 - 45) đóng lại quá trình hãm động năng bằngnguần một chiều đưa vào dây quấn đấu nối (∆ - 12) được bắt đầu Khi tiếp điểm 3Rth( 47 - 49) mở công tác tơ H mất điện cắt nguần một chiều vào dây quấn stato kếtthúc quá trình hãm động năng mạch điều khiển trở về trạng thái ban đầu

PHẦN II:

PHẦN LÝ THUYẾT CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA ĐẠI SỐ LÔGÍC

I – Khái niệm về lôgíc hai trạng thái.

Trong cuộc sống hàng ngày các sự vật hiện tượng thường biểu hiện ở haimặt đối lập nhau, thông qua hai trạng thái đối lập rõ rệt và con người thường hay nhậnthức sự vật hiện tượng một cách nhanh chóng bằng cách phân biệt hai trạng thái đó Ví

dụ khi nói về kết quả thi của học sinh ta thường nói đỗ hay trượt

Trong kỹ thuật, đặc biệt trong kỹ thuật điện và điều khiển các phần từ điềukhiển thường ở hai trạng thái: Tác động hoặc không tác động, đóng hoặc cắt làm việchoặc không làm việc

Trong toán học để lượng hoá hai trạng thái đối lập của một sự vật hiệntượng, người ta dùng hai giá trị “o” và “ i” và biến đó được gọi là hàm và biến lôgíc cơ

sở toán học để tính toán của các hàm và biến đó gọi là đại số lôgíc hay còn gọi là đại sốBoade

1.2 Các hàm cơ bản của đại số lôgíc và tính chất của chúng.

Các định nghĩa cơ bản

Biến lôgíc: một biến x được gọi là biến lôgíc nếu nó nhận giá trị “o” khi nó khác

“i” và nhận giá trị “i” khi nó khác “o” tức là nó chỉ có hai trạng thái “o” và “i” → x = 0khi x ≠ 0 và x = 1 khi x ≠ 0

Hàm logíc: một hàm y = f (x1x2 xn) với các biến x1,x2 , xn chỉ nhận giá trị “0”hoặc “i” thì y được gọi là hàm logíc cũng chỉ nhận giá trị “0” và “ i”

1.3 Các hàm cơ bản của đại số.

a – Hàm không y = 0 = x x phần tử thực hiện

b – Hàm đảo: y = x khi x = 0 → y = 1

khi x = 1 → y = 0Phần tử thực hiện: Phần tử điện tử NOT ký hiệu

đầu vào x đầu ra thu được phần tử đảo u

+ Rơle (phần tử tiếp điểm )

Biến thay bằng tiếp điểm

Hàm thay bằng cuộn hút Biến đaoe thay bằng tiếp điểm thường đóng

c – Hàm lặp y = x x = 0 y = x

x = 1 y = 1Phần thực hiện + Điện tử

+ Rơle

d – Hàm đơn vị: y = 1 = x + x

x = 1 → y = 1Phần thực hiện + + Điện tử

Dùng phần tử Rơle (phần tử có tiếp điểm)

Biến thể hiện bằng các tiếp điểm hàm thể hiện bằng các cuộn hút

b Phép cộng Logic (phép tuyển, hợp, hoặc):

Tổng của hai biến Logic cũng là một biến Logic nó nhận giá trị bằng “1” khi ítnhất bằng “1” chỉ nhận giá trị bằng “0” khi tất cả các biến đều bằng “0”

c Phép nhân Logic (phép hộ, phép giao) : y = x 1 x 2

Tích cảu hai biến Logic cũng là một biến Logic và nó nhận giá trị bằng “1” khitất cả cá tuyển bằng “1”

Dùng phần tử Rơle

1.5 Các tính chất của phép toán Logic:

a Tính giao hoán: Giả sử x 1 , x 2 là biến Logic ta có:

x1 2 = x1 + x2 + + x n

X 1

X 2

y= x.x 2

4 y = x1.x2 + x2.x3 + x1 x3

+ Dùng phần tử phi tiếp điểm:

PHẦN II TRÌNH BÀY TỔNG HỢP MẠCH TỔ HỢP.

NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn

I Định nghĩa mạch tổ hợp.

1 - Khái niệm:

Mạch tổ hợp là mạch mà tín hiệu đầu ra chỉ phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào,không phụ thuộc vào thời gian tác động tín hiệu vào và thứ tự tác động của tín hiệuvào ứng với 1 tổ hợp tín hiệu vào thì chỉ có một trạng thái ra xác định Khi xây dựngmạch tổ hợp người ta dựa vào các tính chất của đại số logic và dựa vào các phần tửAND, OR, NAND, NOR, NOT, để thiết kế mạch tổ hợp

x1,x2 , …, xn: Các tín hiệu đầu vào

y1 , y2 , …yn: Các tín hiệu đầu ra

II Các phương pháp biểu diễn mạch tổ hợp.

1 Biểu diễn mạch đơn bằng bảng chân lý.

- Bảng chân lý thể hiện quan hệ giữa tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra củamạch đơn, và nó được sắp xếp theo một bảng nếu hàm có n biến thì bảng đó có (n+1)cột

Trong đó n cột cho biến và 1 cột cho hàm , và bảng đó cho 2n tổ hợp tương ứngvới 2n tổ hợp biến

Bảng này được gọi là bảng chân lý

VD1: Một hàm có 3 biến với giá trị hàm đã cho được biểu diễn thành bảng sau:

- Ưu điểm: Của cách biểu diễn này là dễ nhìn, ít nhầm lẫn

- Nhược điểm: Là cồng kềnh, dài dòng khi có số biến lớn

HT ĐK

VD2: Cho một công nghệ được mô tả như sau:

Cho 3 tín hiệu a,b,c điều khiển 1 bóng đèn, biết rằng khi 2 hoặc 3 tín hiệu xuất hiện thìđèn sáng Hãy biểu diễn công nghệ trên dạng bảng chân lý

2 Biểu diễn bằng biểu thức đại số.

a Cách viết dạng tổng chuẩn đầy đủ:

* Quy tắc: - Chỉ quan tâm đến tổ hợp biến mà hàm có giá trị bằng “1”, số lầnhàm bằng “1” cũng chính là số tích của các tổ hợp biến (Hay còn gọi là hội cơ bản)

- Trong mỗi tích, các biến có giá trị bằng 1được giữ nguyên, còn các biến cógiá trị bằng 0 thì được lấy giá trị đảo nghĩa là:

xi = 1 → viết xi

xi = 0 viết i−x

- Tổng chuẩn đầy đủ sẽ là tổng của các tích đó

VD: Cho mạch đơn được biểu diễn dạng bảng chân lý sau:

Y = X1.X2.X3+ X3.X2.X1+ X3.X2.X1+ X3.X2X1

Viết gọn: y = f(x3 , x2 , x1) = ∑(0,3,4,6)

b Cách viết hàm dạng tích chuẩn đầy đủ

- Chỉ quan tâm đến các tổ hợp biến mà hàm có giá trị bằng “0” Số lần hàm bằng

“0” sẽ chính là số tổng các tổ hợp biến

- Trong mỗi tổng các biến có giá trị bằng “0” được giữ nguyên, còn các biến cógiá trị bằng “1” được lấy đảo

Nghĩa là: xi = 0 → viết xi xi = 1→ viết xi

- Tích chuẩn đầy đủ sẽ là tích của các tổng đó

VD: Cho bảng chân lý sau:

- Các ô cạnh nhau hoặc đối xứng nhau chỉ cho phép khác nhau về giá trị củamột biến

- Trong các ô phải ghi giá trị của hàm tương ứng với giá trị của tổ hợp biến đó

VD1: Bảng Karnaugh cho hàm 2 biến: y = f(x1, x2)