Giáo trình Trang bị điện 1 (Nghề Điện công nghiệp Trình độ Trung cấp)

Số TT Tên các bài trong mô đun Tổng Thời gian số thuyết Lý Thực hành Kiểm tra* 1 Bài mở đầu: Khái quát chung về hệ thống trang bị điện – điện tử 2 2 2 Các phần tử điều khiển trong

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

B Ộ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI VÀ THỦY LỢI

GIÁO TRÌNH TRANG BỊ ĐIỆN 1 TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

(Ban hành kèm theo quyết định số 546 ngày 11 tháng 8 năm 2020)

NĂM 2020

LỜI GIỚI THIỆU

Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở trình

độ Cao Đẳng Nghề, giáo trình Trang Bị Điện 1 là mộ trong những giáo trình môn học đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc

Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực

tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 180 giờ

Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học

và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng nghề cơ giới và thủy lợi, Trảng bom, Đồng Nai

5 Bµi 1: Khái quát chung về hệ thống trang bị điện – điện tử 7

6 Bµi 2: Các phần tử điều khiển trong hệ thống trang bị điện - điện tử 12

9 Bµi 5: Trang bị điện nhóm máy nâng vận chuyển 86

Mục Lục

Bài mở đầu: Khái quát chung về hệ thống trang bị điện – điện tử 8

Bài 2: Các phần tử điều khiển trong hệ thống trang bị điện - điện tử 12

2.1 Các phần tử bảo vệ 12

2.2 Các phần tử điều khiển 13

2.3 Rơ le 21

2.4 Các thiết bị đóng cắt không tiếp điểm 27

2.5 Các phần tử điện từ 28

Bài 3: Tự động khống chế truyền động điện 33

3.1 Khái niệm về tự động khống chế (TĐKC) 33

3.2 Các yêu cầu của TĐKC 34

3.3 Phương pháp thể hiện sơ đồ điện TĐKC 35

3.4 Các nguyên tắc điều khiển 35

3.5 Các mạch điện điều khiển điển hình 37

Bài 4: Trang bị điện máy cắt gọt kim loại 70

4.1 Khái niệm chung về máy cắt gọt kim loại 70

4.2 Trang bị điện nhóm máy tiện 71

4.3 Trang bị điện nhóm máy phay 74

4.4 Trang bị điện nhóm máy doa 75

4.5 Trang bị điện nhóm máy khoan 77

4.6 Trang bị điện máy mài 81

Bài 5: Trang bị điện nhóm máy nâng vận chuyển 85

5.1 Trang bị điện cầu trục 85

5.2 Trang bị điện thang máy 98

Bài 6: Trang bị điện lò điện 101

6.1 Lò điện trở 101

6.2 Lò hồ quang 110

MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN 1

Mã số mô đun: MĐ 24

Thời gian mô đun: 180 giờ; (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành: 114 giờ, kiểm tra 6 giờ)

I VỊ TRÍ TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN:

- Vị trí: Mô đun này cần phải học sau khi đã học xong các môn học/mô-đun Máy điện, Cung cấp điện, Truyền động điện

- Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề thuộc mô đun đào tạo nghề bắt buộc

II MỤC TIÊU MÔ ĐUN:

- Đọc, vẽ và phân tích được các sơ đồ mạch điều khiển dùng rơle công tắc

tơ dùng trong khống chế động cơ 3 pha, động cơ một chiều

- Phân tích được qui trình làm việc và yêu cầu về trang bị điện cho máy cắt gọt kim loại (máy khoan, tiện, phay, bào, mài ); cho các máy sản suất (băng tải, cầu trục, thang máy, lò điện )

- Lắp đặt, sửa chữa được các mạch mở máy, dừng máy cho động cơ 1 pha,

3 pha, động cơ một chiều

- Phân tích được nguyên lý của sơ đồ làm cơ sở cho việc phát hiện hư hỏng

và chọn phương án cải tiến mới

- Lắp ráp và sửa chữa được các mạch điện máy cắt gọt kim loại như: mạch điện máy khoan, máy tiện, phay, bào, mài

- Vận hành và sửa chữa được hư hỏng trong các máy sản suất như băng tải, cầu trục, thang máy, lò điện

- Vận hành được mạch theo nguyên tắc, theo qui trình đã định Từ đó sẽ vạch ra kế hoạch bảo trì hợp lý, đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp

- Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, tư duy sáng tạo và khoa học

III NỘI DUNG MÔ ĐUN:

1 Nội dung tổng quát và phân bố thời gian:

Số

TT Tên các bài trong mô đun Tổng Thời gian

số thuyết Lý Thực hành Kiểm

tra*

1 Bài mở đầu: Khái quát chung về

hệ thống trang bị điện – điện tử 2 2

2 Các phần tử điều khiển trong hệ

3 Tự động khống chế truyền động

5 Trang bị điện nhóm máy nâng vận

Bài mở đầu: Khái quát chung về hệ thống trang bị điện – điện

tử

Mục tiêu:

- 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

1.1 Đặc điểm của hệ thống trang bị điện

1.2 Yêu c ầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp

1.1 Đặc điểm của hệ thống trang bị điện

Hoạt động của một hệ thống truyền động điện trong thực tế bao giờ cũng phụ thuộc vào quá trình điều khiển nó Hệ điều khiển là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến sự hoạt động của các hệ thống truyền động điện với những mức độ khác nhau tuỳ thuộc yêu cầu cụ thể của mỗi hệ thống.Mặt khác để thiết lập được một hệ thống điều khiển tự động phù hợp với hệ thống truyền động điện nào đó phải căn cứ vào đặc điểm công nghệ, đặc tính làm việc mà hệ thống truyền động điện đó đảm nhiệm.Điều đó cho thấy khi thiết lập một hệ thống điều khiển

tự động không thể chỉ xem xét đến các quy luật điều khiển mà còn phải xem sét đến các mối quan hệ của các thông số trong hệ thống động lực của hệ thống

truyền động điện Một hệ thống điều khiển bao gồm các yếu tố sau:

hiệu điện đó để tác động đến nguồn năng lượng cung cấp tới thành nguồn năng lượng có thông số phù hợp đưa đến khâu chấp hành là động cơ điện, sau đó qua khâu truyền lực cơ khí để cung cấp cho cơ cấu sản xuất.Như vậy sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển tự động truyền động điện có thể mô phỏng gồm các khối chức năng sau:

Bộ điều khiển hay khối điều khiển, đặc trưng cho bộ điều khiển là nhận và biến đổi các lệnh điều khiển từ bên ngoài, phối hợp với các tín hiệu phát ra từ trong nội

bộ hệ thống truyền động điện để tạo thành các tín hiệu điều khiển mới đưa đến khối biếnđổi năng lượng

Khối 1

Bộ biến đổi, đặc trưng cho bộ biến đổi là chế biến năng lượng cung

cấp từ nguồn phù hợp với các tín hiệu điều khiển đưa tới từ khối điều khiển có sự phối hợp với tín hiệu phát ra từ nội bộ hệ thống truyền động điện để tạo ra những thông số phù hợp cung cấp cho khâu chấp hành (thường là động cơ điện)

Khối 2:

Khâu chấp hành, đặc trưng cho khâu chấp hành thường là các động

cơ điện, có chức năng tạo ra các thông số truyền động cơ học như moment, lực, tốc độ để đưa đến máy sản xuất 4 thông qua cơ cấu truyền lực 3 Trường hợp đơn giản hệ thống truyền động điện sẽ có khối 3 chỉ là một khớp kết nối cứng liên hệ giữa khối 2, khối 4

Khối 3:

Phải thông qua các nam châm điện để điều khiển các hệ thống thuỷ lực, khí nén,

cơ khí để liên hệ với khối sản xuất.Trong các hệ thống điều khiển tự độngtruyền động điện các khối thường liên hệ với nhau theo chiều thuận từ khối 1 đến khối 4 Những hệ thống chỉ có một chiều liên hệ như vậy được gọi là hệ thống điều khiển theo một chiều hay hệ thống hở.Trong các hệ thống thực tế thì thường có thêm mối liên hệ ngược, nhất là các hệ thống có yêu cầu công nghệ phức tạp, yêu cầu

độ chính xác cao Những hệ thống như vậy gọi là những hệ thống điều khiển có hồi tiếp hay là hệ thống kín.Trong các hệ thống này, tín hiệu ngược là các tín hiệu kiểm tra nhằm tăng cường chất lượng cho hệ thống điều khiển, có nhiều trường hợp tín hiệu này có thể trở thành tín hiệu có tính quyết định đến tính chất điều khiển cả hệ.Những hệ thống càng hiện đại, có yêu cầu chất lượng càng cao theo yêu cầu công nghệ thì những mối liên hệ ngược này càng phức tạp và lúc đó hệ thống điều khiển tự động truyền động điện càng phức tạp hơn

1.2 Yêu c ầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp

Truyền động cho một máy, một dây chuyền sản xuất mà dùng năng lượng điện thì gọi là truyền động điện (TĐĐ).Hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện tử, cơ, thủy lực phục vụ

cho việc biến đổi điện năng thành cơ năng cung cấp cho cơ cấu chấp hành trên các máy sản xuất,đồng thời có thể điều khiển dòng năng lượng đó theo yêu cầu công nghệ của máy sản xuất Về cấu trúc, một hệ thống TĐĐ nói chung bao gồm các khâu:

BBĐ: Bộ biến đổi, dùng để biến đổi loại dòng điện (xoay chiều thành một chiều hoặc ngược lại), biến đổi loại nguồn (nguồn áp thành nguồn dòng hoặc ngược lại), biến đổi mức điện áp (hoặc dòng điện), biến đổi số pha, biến đổi tần

số Các BBĐ thường dùng là máy phát điện, hệ máy phát -động cơ (hệ F-Đ), các chỉnh lưu không điều khiển và có điều khiển, các bộ biến tần Đ: Động cơ điện, dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng hay cơ năng thành điện năng (khi hãm điện).Các động cơ điện thường dùng là: động cơ xoay chiều KĐB

bapha rôto dây quấn hay lồng sóc; động cơ điện một chiều kích từ song song, nối tiếp hay kích từ bằng nam châm vĩnh cữu; động cơ xoay chiều đồng bộ TL: Khâu truyền lực, dùng để truyền lực từ động cơ điện đến cơ cấu sản xuất hoặc dùng để biến đổi dạng chuyển động (quay thành tịnh tiến hay lắc) hoặc làm phù hợp về tốc độ, mômen, lực.Để truyền lực, có thể dùng các bánh răng, thanh răng, trục vít, xích, đai truyền, các bộ ly hợp cơhoặc điện từ CCSX: Cơ cấu sản xuất hay cơ cấu làm việc, thực hiện các thao tác sản xuất và công nghệ (gia công chi tiết,nâng -hạ tải trọng, dịch chuyển ).ĐK: Khối điều khiển, là các thiết bị dùng

để điều khiển bộ biến đổi BBĐ, động cơ điện Đ, cơ cấu truyền lực Khối điều khiển bao gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh tham số và công nghệ, các khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt có tiếp điểm (các rơle, công

tắc tơ) hay không có tiếp điểm (điện tử, bán dẫn) Một số hệ TĐĐ TĐ khác có cả mạch ghép nối với các thiết bị tự động khác nhà máy tính điều khiển, các bộ vi

xử lý, PLC

Các thiết bị đo lường, cảm biến (sensor) dùng để lấy các tín hiệu phản hồi có thể

là các loại đồng hồ đo, các cảm biến từ, cơ, quang Một hệ thống TĐĐ không nhất thiết phải có đầy đủ các khâu nêu trên Tuy nhiên, một hệ thốngTĐĐ bất kỳ luôn bao gồm hai phần chính:

-Phần lực: Bao gồm bộ biến đổi và động cơ điện

-Phần điều khiển.Một hệ thống truyền động điện được gọi là hệ hở khi không có phản hồi, và được gọi là hệ kín khi có phản hồi, nghĩa là giá trị của đại lượng đầu ra được đưa trở lại đầu vào dưới dạng một tín hiệu nào đó để điều chỉnh lại việc điều khiển sao cho đại lựơng đầu ra đạt giá trị mong muốn

Bài 2: Các ph ần tử điều khiển trong hệ thống trang bị điện - điện

t ử

2.1 Các ph ần tử bảo vệ

2.1.1 C ầu chảy

Cầu chìvô cùng quan trọng trong gia đình , là một phần tử hay thiết bị bảo

vệ mạch điện bằng cách làm đứt mạch điện Cầu chì được sử dụng nhằm phòng tránh các hiện tượng quá tải trên đường dây gây cháy, nổ

Cầu chì là thiết bị điện xuất hiện hầu hết trong các hộ gia đình được nối trực tiếp vào giữa dây dẫn điện và các thiết bị điện với mục đích duy nhất là bảo vệ hệ thống điện khi dòng điện ở mức quá tải có thể gây ra cháy nổ

Thành phần không thể thiếu trong một cầu chì là một dây chì mắc nối tiếp với hai đầu dây dẫn trong mạch điện Vị trí lắp đặt cầu chì là ở sao nguồn điện tổng

và trước các bộ phận của mạch điện, mạng điện cần được bảo vệ như các thiết bị điện,

Các thành phần còn lại bao gồm: hộp giữ cầu chì, các trấu mắc, nắp cầu chì, được thay đổi tùy thuộc vào loại cầu chì cũng như mục đích thẩm mỹ

2.1.1.1 Phân loại

Có rất nhiều cách có thể được sử dụng để phân loại cầu chì

Theo cấu tạo: cầu chì loại hở, loại vặn, loại hộp và cầu chì ống

Theo môi trường hoạt động: cầu chì cao áp, hạ áp, cầu chì nhiệt

Theo số lần sử dụng: cầu chì sử dụng một lần, cầu chì có thể thay dây, cầu chì

có thể tự nối mạch điện

Theo đặc điểm: cầu chì sứ, cầu chì ống, cầu chì hộp, cầu chì nổ, cầu chì tự

rơi,…

2.1.1.2 Nguyên lý hoạt động của cầu chì

Nguyên lý làm việc của cầu chì là khi có dòng bình thường (từ định mức trở xuống), dây chảy không chảy ra nhưng khi quá dòng dây chảy phát nóng và chảy ra, hồ quang phát sinh rồi bị dập tắt, mạch điện bị ngắt

Quá dòng càng lớn thì cắt mạch càng nhanh Quan hệ giữa thời gian cắt mạch của cầu chì và dòng qua nó gọi là đặc tính bảo vệ của cầu chì Nếu chỉ xét thời gian chảy của dậy chảy thì có đặc tính chảy của cầu chì chênh lệch thời gian giữ đặc tính chảy và đặc tính bảo vệ của cầu chì chính là thời gian dập tắt hồ quang

2.1.1.3 Công dụng của cầu chì trong cuộc sống

Cầu chì dùng để bảo vệ cho đường dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng Đặc điểm của nó là đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt lớn và giá thành hạ nên được ứng dụng rộng rãi

Cầu chì sử dụng nhiều lần được ứng dụng rộng rãi trong các mạch điện gia dụng, các đường dây tải điện Các cầu chì dùng một lần thì thường được lắp trong các thiết bị điện gia dụng như: máy sấy, máy pha cà phê,…

Hiện nay, trong các công trình hiện đại, cầu chì được thay thế bằng aptomat với nhiều đặc điểm ưu việt hơn

2.1.1.4 Lựa chọn dây cầu chì

Bạn phải thay thế dây cầu chì bằng một sợi dây có cùng cường độ dòng điện, máy thắp sáng cần dây có cường độ dòng điện là 5 Ampe, mạch thiết bị đun nóng cần dây có cường độ dòng điện là từ 15 – 20 Ampe Ổ cắm từ và mạch dùng cho nấu ăn cần dây có cường độ dòng điện là 30 Ampe

 Cấu tạo

 Công dụng

Công tắc thực tế th- ờng đ- ợc 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)

4 Tiếp điểm chung (com);

5 Tiếp điểm th- ờng mở (NO);

6 Tiếp điểm th- ờng đóng (NC);

5

6

7

 Công dụng

Công tắc hành trình th- ờng dùng để nhận biết vị trí chuyển động của các cơ

cấu máy hoặc dùng để giới hạn các hành trình chuyển động

2.2.2 Nỳt ấn

 Cấu tạo

2 Hệ thống tiếp điểm; 5 Tiếp điểm th- ờng đóng (NC)

3 Tiếp điểm chung (com); 6 Lò xo phục hồi

 Công dụng

Nút nhấn đ- ợc dùng trong mạch điều khiển, để ra lệnh điều khiển mạch hoạt

động Nút nhấn th- ờng đ- ợc lắp ở mặt tr- ớc của các tủ điều khiển Tín hiệu do nút nhấn tự phục hồi tạo ra có dạng xung nh- hình 1.2

Nút dừng khẩn (emergency stop) – nút nhấn không tự phục hồi

 Cấu tạo

 Công dụng

Nút dừng khẩn đ- ợc dùng để dừng nhanh hệ thống khi xảy ra sự cố Thông th- ờng ng- ời ta dùng tiếp điểm th- ờng đóng để cấp điện cho toàn bộ mạch điều khiển Khi hệ thống xảy ra sự cố nhấn vào nút dừng khẩn làm mở tiếp điểm th- ờng đóng ra cắt điện toàn bộ mạch điều khiển

2.2.3 C ầu dao

Cầu dao là gỡ ?

Cầu dao là cụng tắc điện sử dụng nhằm bảo vệ mạch điện khi gặp tỡnh trạng quỏ tải, sụt ỏp hoặc ngắn mạch Thiết bị này cũn dựng để đúng ngắt mạch điện bằng tay Do đú, nú cú nhiệm vụ tỡm những dũng điện bị lỗi và ngắt mạch điện

Cầu dao thụng thường:

Xoay núm theo chiều mũi tên khi muốn trả các tiếp điểm về trạng thái ban đầu

Ở các loại cầu dao thông thường, việc đóng ngắt mạch điện hoàn toàn bằng tay Khác với công tắc, cầu dao thông thường ngắt đồng thời cả dây pha và dây trung hòa Các cầu dao này thường được trang bị thêm cầu chì để làm thiết bị ngắt mạch tự động khi dòng điện bị quá tải Khi đó, cầu chì sẽ bị chảy ra và làm ngắt mạch Để phục hồi trạng thái đóng điện, cần phải thay cầu chì mới trong trạng thái cầu dao ngắt, sau đó mới đóng mạch cầu dao trở lại

Cầu dao tự động

Các loại cầu dao hiện đại hơn, ngoài chức năng đóng ngắt mạch điện bằng tay, còn bổ sung chức năng tự động ngắt mạch điện khi dòng điện bị quá tải hoặc ngắn mạch Một số tính năng bổ sung khác như chức năng dò tìm các dòng điện bị lỗi, chống giật đất hoặc đóng mở tự động để trở lại điều kiện điện bình thường Cầu dao tự động có nhiều loại, ngắt 1 pha và 3 pha

Cầu dao dùng để làm gì ?

Cầu dao ngày càng được ứng dụng rộng rãi ở nhiều công trình công nghiệp và dân dụng lớn nhỏ khác nhau Thông thường nó được lắp ở gia đình, hộ chung cư, nhà hàng, khách sạn, nhằm giúp bạn xử lý nhanh sự cố chập cháy, rò điện…

Cấu tạo

Cầu dao có 2 cấp tiếp điểm đó là tiếp điểm chính và hồ quang hoặc 3 tiếp điểm gồm chính, phụ và hồ quang Nếu đóng mạch, các tiếp điểm sẽ lần lượt đóng lại Tiếp điểm hồ quang đóng trước, sau đó đến tiếp điểm phụ và cuối cùng là tiếp điểm chính Trái lại khi ngắt mạch, tiếp điểm chính sẽ mở trước và tới tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm hồ quang

Do đó, hồ quang chỉ cháy ở tiếp điểm hồ quang, vì vậy có thể bảo vệ tiếp điểm chính để dẫn điện Hơn nữa, bạn cần sử dụng thêm tiếp điểm phụ nhằm tránh hồ quang cháy lan khiến tiếp điểm chính bị hỏng

2.2.5 Cụng t ắc tơ – Khởi động từ

 Cấu tạo và nguyên lý

Về cơ bản cấu tạo của công tắc tơ giống với rơle điện từ, chỉ khác nhau ở chỗ rơle dùng để đóng cắt tín hiệu trong các mạch điều khiển còn công tắc tơ dùng

để đóng cắt ở mạch động lực (có điện áp cao, dòng điện lớn) do đó cuộn dây của công tắc tơ lớn hơn, tiếp điểm của công tắc tơ cũng lớn hơn (chịu đ- ợc dòng

điện, điện áp cao hơn)

Tiếp điểm của công tắc tơ có hai loại: tiếp điểm chính (dùng để đóng cắt cho mạch động lực), tiếp điểm phụ (dùng trong mạch điều khiển) Để hạn chế phát sinh hồ quang khi tiếp điểm chính đóng cắt, tiếp điểm chính th- ờng có cấu tạo dạng cầu và đ- ợc đặt trong buồng dập hồ quang

Tiếp điểm chính là dạng th- ờng mở; còn tiếp điểm phụ có cả th- ờng mở và th- ờng đóng

 Công dụng

Côngtắctơ là phần tử chủ lực trong hệ thống điều khiển có tiếp điểm Nó

đ- ợc dùng để đóng cắt, điều khiển động cơ, máy sản xuất trong công nghiệp và dân dụng

có thêm chức năng chống giật chống rò, bảo vệ theo từ nhiệt) Aptomat được phân chia ra nhiều loại theo chức năng, hình dạng, kích thước khác nhau

2.2.6.2 Chọn Aptomat phải thoả mãn ba yêu cầu sau:

 Chế độ làm việc ở định mức của CB thải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số dòng điện định mức chạy qua CB lâu tuỳ ý Mặt khác, mạch dòng điện của CB phải chịu được dòng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng

 CB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể vài chục KA Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, CB đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức

 Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong CB

2.2.6.3 Cấu tạo của Aptomat

Tiếp điểm của Aptomat

Aptomat thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ

quang), hoặc ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang)

Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm điểm hồ quang, do đo bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện

Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính

Hộp dập hồ quang của Aptomat

Để CB Aptomat dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: Kiểu nửa kín

và kiểu hở

Kiểu nửa kín được dặt trong vỏ kín của CB và có lổ thoát khí Kiểu này có dòng điện giới hạn cắt không quá 50KA Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50KA hoặc điện áp lớn 1000V (cao áp)

Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng những tấm thép xếp thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang

Cơ cấu truyền động cắt Aptomat

Truyền động cắt thường có hai cách: Bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động cơ điện)

Điều kiển bằng tay được thực hiện với các CB có dòng điện định mức không lớn hơn 600A Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các CB

có dòng điện lớn hơn (đến 1000A)

Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta dùng một tay dài phụ theo nguyên lý đòn bẩy Ngoài ra còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc bằng khí nén

Móc bảo vệ Aptomat

CB Aptomat tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ - gọi là móc bảo vệ, sẽ tác động khi mạch điện có sự cố quá dòng điện (quá tải hay ngắn mạch) và sụt áp

Móc bảo vệ quá dòng điện (còn gọi là bảo vệ dòng điện cực đại) để bảo vệ thiết

bị điện không bị quá tải và ngắn mạch, đường thời gian - dòng điện của móc bảo

vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng cần bảo vệ Người ta thường dùng hệ thống điện tử và rơle nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên trong CB

Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính, cuộn dây này được quấn tiết diện lớn chịu dòng tải và ít vòng Khi dòng điện vượt quá trị số cho phứp thì phần ứng bị hút và nóc sẽ dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của

CB mở ra Điều chỉnh vít để thay đôi lực kháng lò xo, ta có thể điều chỉnh được trị số dòng điện tức động Để giữ thời gian trong boả vệ quá tỉ kiểu điện từ, người ta thêm một cơ cấu giữ thời gian

Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn cả, có kết cấu tương tự như rơle nhiệt có phần

tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép dãn nở làm nhả

khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của CB khi có quá tải Kiểu này có nhược điểm

là quán tính nhiệt lớn nên không ngắt nhanh được dòng điện tăng vọt khi có ngắn mạch, do đó chỉ bảo vệ được dòng điện quá tải

Vì vậy người ta thường sử dụng tổng hợp cả móc kiểu điện từ và móc kiểu rơle nhiệt trong một CB Loại này được dung ở CB có dòng điện đính mức đến 600A Móc bảo vệ sụt áp (còn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thường dung kiểu điện

từ Cuộn dây mắc song song với mnạch điện chính, cuộn dây này được quấn ít vòng với dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn

2.2.6.4 Nguyên lý hoạt động Aptomat

Sơ đồ nguyên lý của Aptomat dòng điện cực đại

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, Aptomat được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động

Bật Aptomat ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút

Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3, móc 5 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của Aptomat được mở ra, mạch điện bị ngắt

0 Tiếp điểm chung (com);

1 Tiếp điểm th- ờng đóng (NC);

2 Tiếp điểm th- ờng mở (NO);

3 Cuộn dây (phần cảm);

4 Mạch từ (phần cảm);

5 Nắp (phần ứng);

6 Lò xo;

A, B: Nguồn nuôi cho rơle

- Mạch từ: có tác dụng dẫn từ Đối với rơle điện từ 1 chiều, gông từ đ- ợc chế tạo từ thép khối th- ờng có dạng hình trụ tròn (vì dòng điện một chiều không gây nên dòng điện xoáy do đó không phát nóng mạch từ) Đối với rơle điện từ xoay chiều, mạch từ th- ờng đ- ợc chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện ghép lại (để làm giảm dòng điện xoáy fuco gây phát nóng)

- Cuộn dây: Khi đặt một điện áp đủ lớn vào hai đầu A và B, trong cuộn dây

sẽ có dòng điện chạy qua, dòng điện này sinh ra từ tr- ờng trong lõi thép để rơle làm việc

- Lò xo: Dùng để giữ nắp

- Tiếp điểm: Th- ờng có một hoặc nhiều cặp tiếp điểm, 0 - 1 là tiếp điểm

th- ờng mở, 0 - 2 là tiếp điểm th- ờng đóng

 Nguyên lý

Hình 2.9: dạng thực tế một số loại Rơle điện từ

- Khi ch- a cấp điện vào hai đầu A - B của cuộn dây, lực hút điện từ không sinh ra, trạng thái các chi tiết nh- Hình 1.9

- Khi đặt một điện áp đủ lớn vào A - B, dòng điện chạy trong cuộn dây sinh

ra từ tr- ờng tạo ra lực hút điện từ Nếu lực hút điện từ thắng đ- ợc lực đàn hồi của

lò xo thì nắp đ- ợc hút xuống Khi đó tiếp điểm 0 - 1 mở ra và 0 - 2 đóng lại Khi mất nguồn cung cấp, lò xo sẽ kéo các tiếp điểm lại trở về trạng thái ban đầu

7 Tiếp điểm chung (com);

8 Tiếp điểm th- ờng đóng (NC);

9 Tiếp điểm th- ờng mở (NO);

12 Nắp (phần ứng);

13 Lò xo;

A, B: Nguồn nuôi cho rơle

- Mạch từ: có tác dụng dẫn từ Đối với rơle điện từ 1 chiều, gông từ đ- ợc chế tạo từ thép khối th- ờng có dạng hình trụ tròn (vì dòng điện một chiều không gây nên dòng điện xoáy do đó không phát nóng mạch từ) Đối với rơle điện từ xoay chiều, mạch từ th- ờng đ- ợc chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện ghép lại (để làm giảm dòng điện xoáy fuco gây phát nóng)

- Cuộn dây: Khi đặt một điện áp đủ lớn vào hai đầu A và B, trong cuộn dây

sẽ có dòng điện chạy qua, dòng điện này sinh ra từ tr- ờng trong lõi thép để rơle làm việc

- Lò xo: Dùng để giữ nắp

- Tiếp điểm: Th- ờng có một hoặc nhiều cặp tiếp điểm, 0 - 1 là tiếp điểm

th- ờng mở, 0 - 2 là tiếp điểm th- ờng đóng

 Nguyên lý

- Khi ch- a cấp điện vào hai đầu A - B của cuộn dây, lực hút điện từ không sinh ra, trạng thái các chi tiết nh- Hình 1.9

- Khi đặt một điện áp đủ lớn vào A - B, dòng điện chạy trong cuộn dây sinh

ra từ tr- ờng tạo ra lực hút điện từ Nếu lực hút điện từ thắng đ- ợc lực đàn hồi của

Hình1.10: dạng thực tế một số loại Rơle điện từ

lò xo thì nắp đ- ợc hút xuống Khi đó tiếp điểm 0 - 1 mở ra và 0 - 2 đóng lại Khi mất nguồn cung cấp, lò xo sẽ kéo các tiếp điểm lại trở về trạng thái ban đầu

và dưới tần số

Lý thuyết và ứng dụng của cỏc thiết bị bảo vệ này là một phần quan trọng trong quỏ trỡnh đào tạo của một kỹ sư điện chuyờn về bảo vệ hệ thống điện Nhu cầu hành động nhanh chúng để bảo vệ mạch và thiết bị thường yờu cầu cỏc rơ le điện

ỏp bảo vệ phản hồi và ngắt cầu dao trong vũng vài phần nghỡn giõy Trong một

số trường hợp, thời gian thụng quan này được quy định trong luật phỏp hoặc quy

tắc hoạt động

2.3.4 R ơ le điện ỏp

Rơ le bảo vệ cũng cú thể được phõn loại theo loại phộp đo mà chỳng thực hiện Một rơle bảo vệ cú thể đỏp ứng với mức độ của một đại lượng như điện ỏp hoặc dũng điện

Rơ le điện ỏp cơ điện hoạt động bằng lực hỳt từ hoặc cảm ứng từ Khụng giống như rơ le trung gian cơ điện loại chuyển mạch cú ngưỡng điện ỏp hoạt động cố định thường khụng xỏc định và thời gian hoạt động, rơle bảo vệ cú cỏc đặc tớnh hoạt động với thời gian và dũng điện (hoặc thụng số vận hành khỏc) được thiết lập tốt, cú thể lựa chọn và điều chỉnh

Rơle điện từ cú thể phản hồi tớch của hai đại lượng trong hai cuộn dõy từ trường, vớ dụ cú thể đại diện cho cụng suất trong mạch

“Khụng thực tế khi chế tạo một rơ le trung gian tạo ra một mụmen bằng thương

số của hai đại lượng xoay chiều Tuy nhiờn, điều này khụng quan trọng; điều kiện quan trọng duy nhất đối với một rơle là cài đặt của nú và cài đặt cú thể được thực hiện tương ứng với một tỷ lệ khụng phụ thuộc vào cỏc giỏ trị thành phần trờn một phạm vi rộng

Một số cuộn dõy hoạt động cú thể được sử dụng để cung cấp “độ lệch” cho rơ le trung gian, cho phộp độ nhạy của phản ứng trong một mạch được điều khiển bởi mạch khỏc Cỏc kết hợp khỏc nhau của “mụ-men xoắn vận hành” và

“mụ-men xoắn hạn chế” cú thể được tạo ra trong rơle

Bằng cỏch sử dụng một nam chõm vĩnh cửu trong mạch từ , một rơ le điện

từ cú thể được chế tạo để đỏp ứng dũng điện theo một hướng khỏc với một

hướng khỏc Cỏc rơle phõn cực như vậy được sử dụng trờn cỏc mạch dũng điện một chiều để phỏt hiện, vớ dụ, dũng điện ngược vào mỏy phỏt điện

Cỏc rơ le này cú thể được tạo thành và duy trỡ một tiếp điểm đúng khụng

cú dũng điện cuộn dõy và yờu cầu đặt lại dũng điện ngược Đối với mạch điện xoay chiều, nguyờn tắc được mở rộng với cuộn dõy phõn cực được nối với

nguồn điện ỏp chuẩn

Cỏc tiếp điểm nhẹ làm cho cỏc rơ le trung gian nhạy hoạt động nhanh chúng, nhưng cỏc tiếp điểm nhỏ khụng thể mang hoặc phỏ vỡ dũng điện nặng Thường thỡ rơ le đo sẽ kớch hoạt rơ le phần ứng kiểu điện thoại phụ

2.3.5 R ơ le thời gian

Cấu tạo

Rơle thời gian trong thực tế có rất nhiều loại: rơle thời gian cơ khí, rơle thời gian thuỷ lực, rơle thời gian điện từ, rơle thời gian điện tử Hiện nay trong công nghiệp ng- ời ta th- ờng dùng rơle thời gian điện tử (có độ chính xác cao)

Cấu tạo của rơle thời gian điện tử bao gồm một mạch trễ thời gian điện tử cấp nguồn cho một rơle trung gian để điều khiển hệ thống tiếp điểm đóng cắt sau một khoảng thời gian trễ nào đó

Tùy vào trạng thái ban đầu của tiếp điểm mà sẽ có các loại tiếp điểm khác nhau của rơle thời gian nh- : th- ờng mở - đóng chậm hoặc th- ờng đóng - mở chậm

Công dụng

Rơle thời gian đ- ợc sử dụng phổ biến trong mạch tự động khống chế nhằm tạo ra những khoảng thời gian trễ cần thiết để khống chế mạch hoạt động đúng qui trình Nó là khí cụ chủ lực để thực hiện tự động khống chế theo nguyên tắc

thời gian

2.3.6 R ơ le kiểm tra tốc độ

Rơle tốc đụ̣̣̣̣ loại li tõm đại lượng đầu vào là tốc độ quay của thiết bị, đại lượng ra là trạng thỏi đúng hoặc mở tiếp điểm Nguyờn lớ loại li tõm như sau: khi trục đứng yờn hoặc quay với tốc độ nhỏ hơn trị số tốc độ tỏc động, lũ xo 3 kộo quả văng 2 tỳ lờn đĩa 4, mở hệ thống tiếp điểm 5 đúng hệ thống 6, khi tốc độ lớn hơn vtđ lực li tõm của quả văng 2 thắng lực lũ xo 3 làm hai quả 2 khụng tỳ vào đĩa 4, lũ xo đẩy đĩa 4 ra, tiếp điểm động gắn trờn đĩa sẽ đúng tiếp điểm thường

mở 6 và cắt tiếp điểm thường đúng 5 Điều chỉnh độ văng của hai quả văng bằng

lũ xo 3 thỡ cú thể thay đổi được trị số vận tốc tỏc động vtđ

2.4 Cỏc thi ết bị đúng cắt khụng tiếp điểm

2.4.1 Cụng t ắc hành trỡnh khụng tiếp điểm (cỏc loại cảm biến vị trớ)

Hình 2.11: Sơ đồ khối của rơle thời gian

Mạch trễ thời gian

điện tử

Hệ thống tiếp điểm

Cuộn dây rơle

Nguồn cung cấp

Là cảm biến được sử dụng trong thiết bị nhằm đo khoảng cách di chuyển của vật thể tới vị trí tham chiếu Cảm biến xác định vị trí bằng cách đo vị trí tuyến tính hoặc góc trong tham chiếu đến một điểm cố định hoặc tham chiếu tùy ý Cảm biến cũng có thể được sử dụng để phát hiện sự hiện diện hay vắng mặt của một vật thể Nếu thông tin vị trí hoặc khoảng cách được kết hợp với các phép đo thời gian, thì tốc độ, vận tốc và gia tốc có thể được tính cho điều khiển chuyển

động Dưới đây là một số cảm biến bị trí phổ biến

2.4.2 Thi ết bị đóng cắt không tiếp điểm

2.5.1 Nam châm điện nâng – hạ

Nam châm điện có tay gạt.

Nam châm điện có tay gạt được làm bằng nam châm đất hiếm có lực từ bề mặt cực mạnh dùng để nâng các trang thiết bị bằng sắt trong các nhà máy, công trường

Hình 2.13

Gồm nhiều loại khác nhau , Có các sức nâng từ 100 kg – 06 tấn, (loại nam châm nâng hạ các loại thép tấm, thép tròn, thép tạp vụng với các dải thông số nâng:

– Nam châm điện có tay gạt được cấu tạo bề mặt nâng của nam châm hình chữ

V, phẳng ,chuyên dùng để nâng thép có dạng ống trụ tròn, dạng tấm

Tính năng:

Đơn giản, tiện lợi, dễ dàng sử dụng, tiết kiệm thời gian, giá thành rẻ

Do trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ và năng lượng từ trường cao nên được sử dụng rộng dãi trong chế tạo, gia công, luyện cán thép / tàu sân ngành công nghiệp, kho tàng, bến cảng, và các ngành công nghiệp ép nhựa, và các nhà máy

Loại nam châm điều chỉnh bằng tay gạt

· Không cần năng lượng điện

· Khả năng nâng hạ vật nặng với khối lượng lớn, tỷ lệ trọng lượng nam châm Yếu tố an toàn của nam châm nâng tay gạt đạt gấp ba lần sức nâng cho phép

Thuận tiện để sử dụng

· Không có chi phí điều hành và Bảo Trì, dễ dàng thao tác sử dụng

· Sản xuất ra năng lượng cao, sử dụng nam châm đất hiếm (NdFeB)

· Cơ cấu chuyển mạch bằng cách chuyển một đòn bẩy với khóa

Không có thiệt hại cho từ trường khi nam châm hoạt động liên tục

· Dễ dàng di chuyển

Nam châm điện nâng hạ vật là một nam châm điện một chiều có một cuộn dây và mạch từ tĩnh Nắp của nó chính là hàng hóa cần bốc dỡ Khi đưa điện vào cuộn dây, lực điện từ sẽ hút và giữ chặt hàng hóa trên cực từ Sau khi chuyển dịch đến chỗ cần thiết, chỉ cần cắt điện của cuộn dây là dỡ xong.

Nam châm điện nâng hạ vật là một thiết bị hệ thống nam châm lọc sắt được sử dụng để loại bỏ sắt từ, vật liệu nhiễm từ lẫn trong bột hoặc vật liệu như than, dăm gỗ Nam châm điện này thường được treo trên các dây chuyền, trên các băng tải, dây truyền băng tải để loại bỏ các yếu tố kim loại màu từ các vật liệu không từ tính Nó có thể loại bỏ sắt nặng từ 0,05 ~ 20KGS từ vật liệu không

từ tính

Các tính năng nam châm điện nâng hạ vật

1 Từ cường độ mạnh mẽ và thiết kế đặc biệt

2 Cấu trúc hoàn toàn kín làm cho các dấu phân cách chống nước, bụi và chống

ăn mòn Nó có thể làm việc đều đặn trong những dịp cực kỳ khắc nghiệt

3 Phát hành khu vực lớn nhiệt với một vây nhiệt để ngăn chặn nhiệt độ tăng quá nhiều

4 Tiêu thụ năng lượng thấp và năng lực xử lý cao

5 Hiệu quả và hiệu suất cao ổn định

6.Phần bên trong được đổ nhựa thông đặc biệt với một cấu trúc hoàn toàn kín tự nhiên

7.Chế độ làm mát tự động

8.Nam châm điện tự động hóa cao

Các ứng dụng sản phẩm của nam châm điện Sử dụng lắp đặt: nam châm điện trên băng tải

2.5.2 Bàn nam châm điện

Là một thiết bị kẹp nam châm tốt nhất hiện nay, sử dụng xung điện để

“mở và đóng” Thiết bị rất an toàn và đáng tin cậy bởi vì phôi được hút giữ bởi mâm cặp nam châm khi gia công Sau khi hút phôi bằng lực từ, mâm cặp nam châm sẽ duy trì lực từ này vĩnh viễn Thời gian “mở và đóng” ít hơn 1 giây,

xung điện chỉ tiêu tốn một chút năng lượng, mâm cặp nam châm sẽ không bị biến dạng nhiệt

Ưu điểm của bàn kẹp từ điều khiển điện nam châm vĩnh cửu:

– Do quá trình kẹp có thể xử lý 5 hướng, cho nên phôi có thể lớn hơn bề mặt làm việc

– Tiết kiệm 50%-90% thời gian xử lý phôi, cải thiện hiệu quả làm việc

của máy gia công, giảm thiểu áp lực công việc lên lao động Không cần

phải thay đổi máy gia công hoặc dây chuyền sản xuất bởi vì phôi được kẹp cân bằng, không làm biến dạng phôi và không xảy ra rung lắc khi gia công

– Mâm cặp nam châm có thể sử dụng để kẹp nhiều loại phôi khác nhau cho quá trình phay tốc độ cao hoặc công suất cao ở cả loại phương ngang và thẳng đứng,

nó cũng có thể được sử dụng cho gia công thô và tinh

– Lực kẹp liên tục không đổi, không cần điện khi đang trong trạng thái kẹp, không có bức xạ đường sức từ, không tạo nhiệt lượng

Đặc điểm của bàn kẹp từ điều khiển điện nam châm vĩnh cửu:

– Bàn kẹp từ nam châm vĩnh cửu có thể sử dụng cho hệ thống CNC độ chính xác cao, máy phay CNC… và dùng để kẹp nhiều loại phôi khác nhau

– Mạch từ đặc biệt, thông số phù hợp, lực hút đồng đều

Ứng dụng:

Gia công cơ khí, gia công khuôn, gia công nhựa, sản xuất xe hơi, đóng tàu… Máy công cụ có thể sử dụng: CNC, máy ép nhựa, máy ép, máy tiện đứng, máy mài mặt, máy phay, máy khoan cần, máy khắc và nhiều loại máy công cụ khác Chế độ gia công có thể sử dụng: Phay mặt đầu, khoan, phay mặt đầu thanh tròn,

cắt rãnh, phay các phần kết hợp, phay mặt phẳng, gia công lỗ, lumen, tiện, gia công ba biên dạng, gia công khuôn, gia công góc và vát mép, gia công phương ngang, gia công phôi đặc biệt, hàn…

2.5.3 Ly h ợp điện từ

Khớp ly hợp điện từ là cơ cấu giúp quá trình truyền lực từ trục này qua trục kia bằng lực điện từ Khớp ly hợp điện từ được sử dụng nhiều trong tự động hóa và điều khiển từ xa để điều khiển trục dẫn Khớp ly hợp điện từ

ly hợp kiểu ma sát và ly hợp điện từ kiểu bám

a Khớp ly hợp điện từ kiểu ma sát: Mo men được truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ các đĩa ma sát khi chúng bị ép chặt vào nhau Ly và hợp được điều khiển bàng cách “đóng”, “ngắt” dòng điện cấp cho cuộn dâu nam châm điện

Bài 3: T ự động khống chế truyền động điện

3.1 Khái ni ệm về tự động khống chế (TĐKC)

Theo yêu cầu công nghệ của máy, cơ cấu sản xuất, các hệ thống truyền động điện tự động đều được thiết kế tính toán để làm việc ở những trạng thái (hay chế độ) xác định Những trạng thái sự cố hay hư hỏng khác thông thường

đã được dự đoán khi thiết kế tính toán chúng để áp dụng những thiết bị và biện pháp bảo vệ cần thiết Những trạng thái làm việc của hệ thống truyền động điện

tự động có thể được đặc trưng bằng các thông số như: tốc độ làm việc của các động cơ truyền động hay của cơ cấu chấp hành máy sản xuất, dòng điện phần ứng của động cơ hay dòng kích thích của động cơ điện một chiều, mômen phụ tải trên trục của động cơ truyền động Tuỳ theo quá trình công nghệ yêu cầu mà các thông số trên có thể lấy các giá trị khác nhau Việc chuyển từ giá trị này đến giá trị khác được thực hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển Kết quả hoạt động của phần điều khiển sẽ đưa hệ thống động lực của truyền động điện đến một trạng thái làm việc mới, trong đó có ít nhất một thông số đặc trưng cho mạch động lực lấy giá trị mới Như vậy về thực chất điều khiển hệ thống là đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống những phần tử, thiết bị nào đó (chẳng hạn điện trở, điện kháng, điện dung, khâu hiệu chỉnh ) để thay đổi một hoặc nhiều thông số đặc trưng hoặc để giữ một thông số nào đó (chẳng hạn tốc độ quay) không thay đổi khi có sự thay đổi ngẫu nhiên của thông số khác Để tự động điều khiển hoạt động của truyền động điện, hệ thống điều khiển phải có những cơ cấu, thiết bị cảm ứng được giá trị các thông số đặc trưng cho chế độ công tác của truyền động điện (có thể là môđun, cũng có thể là cả về dấu của thông số) Trong hệ thống điều khiển gián đoạn các phần tử cảm ứng này phải làm việc theo các ngưỡng chỉnh định được Nghĩa là khi thông số được cảm ứng đến trị số ngưỡng

đã đặt, phần tử cảm ứng theo thông số này sẽ bắt đầu làm việc phát ra một tín hiệu đưa đến phần tử chấp hành Kết quả là sẽ đưa vào hoặc đưa ra khỏi mạch động lực những phần tử cần thiết

3.2 Các yêu c ầu của TĐKC

Trong một hệ thống tự động khống chế thường có nhiều quá trình khác nhau như: mở máy, hãm máy, đảo chiều quay, duy trì chế độ làm việc theo yêu cầu công nghệ đặt ra, v.v ở đây ta chỉ nêu lên nguyên lý làm việc của các mạch tự động điều khiển các quá trình trên bằng các rơ le, công tắc tơ, các công tắc - nút

ấn và các khí cụ điều khiển khác Nó là những mạch đơn giản nhưng có tính chất

cơ sở, vì dựa trên những mạch đó chúng ta có thể thiết lập được các mạch khống chế phức tạp Trong các hệ thống tự động khống chế ta thường gặp các trường hợp sau: + Đối với động cơ điện không đồng bộ ro to lòng sóc: Đơn giản nhất là quá trình mở máy, hãm và đảo chiều quay Trong một số trường hợp, nhất là với động cơ công suất nhỏ, ta thực hiện mở máy (khởi động) bằng cách đóng trực tiếp mạch stato của động cơ vào nguồn điện xoay chiều có giá trị điện áp bằng đ.m + Đối với động cơ điện xoay chiều không đồng bộ roto dây quấn và động

cơ một chiều công suất trung bình và lớn: Khi mở máy các động cơ này người ta thường mắc thêm điện trở phụ trong mạch roto động cơ để hạn chế dòng mở máy và sẽ nối tắt dần trong quá trình này Khi thực hiện hãm động năng và hãm ngược người ta cũng thường thêm điện trở phụ vào mạch roto để hạn chế dòng hãm Mạch điện để mở máy động cơ không đồng bộ roto dây quấn và động cơ một chiều phải phù hợp với đồ thị mở máy + Đối với động cơ xoay chiều đồng

bộ ba pha cũng thường áp dụng như đối với động cơ xoay chiều không đồng bộ roto lồng sóc Đơn giản nhất là mở máy bằng cách đóng trực tiếp vào lưới điện xoay chiều với điện áp định mức, nhưng phương pháp này gây sụt điện áp lớn, đặc biệt khi lưới có công suất nhỏ, dẫn đến làm giảm điện áp khi khởi động, ảnh hởng xấu đến các động cơ và các thiết bị điện khác dùng chung nguồn Để dừng động cơ đồng bộ người ta cũng sử dụng phương pháp hãm động năng 96 Khi nghiên cứu đồ thị mở máy động cơ một chiều, động cơ không đồng bộ roto dây quấn dùng phương pháp hạn chế dòng mở máy bằng cách đưa điện trở phụ vào mạch roto động cơ người ta nhận thấy rằng: Thời điểm loại bỏ các cấp điện trở phụ liên quan mật thiết đến tốc độ quay của động cơ cũng như giá trị dòng điện cuộn dây động cơ ở chế độ làm việc cụ thể thì khi xác định đư ợc một trong ba

đại lượng là dòng điện, hoặc tốc độ, hoặc thời gian thì ta hoàn toàn có thể xác định được các đại lượng còn lại Điều đó cho phép ta có thể thực hiện kiểm tra một trong ba thông số trên và dùng nó để thực hiện khống chế tự động quá trình

mở máy, hãm máy

3.3 Ph ương pháp thể hiện sơ đồ điện TĐKC

3.3.1 Ph ương pháp thể hiện mạch động lực

Mạch động lực hay mạch chính bao gồm:

 Mạch phần ứng của các máy điện một chiều

 Mạch Stato, roto của máy điện không đồng bộ

 Mạch ra của các bộ biến đổi động lực

 Các phần tử nối tiếp trong các mạch trên

3.3.2 Ph ương pháp thể hiện mạch điều khiển

Toàn bộ các phần mạch còn lại của hệ thống, kể cả phần mạch tín hiệu hoá,

đo lường kiểm tra, được thể hiện bằng nét mảnh

3.3.3 B ảng ký hiệu các phần tử trong sơ đồ TĐKC

Xem tài liệu khí cụ điện

3.4 Các nguyên t ắc điều khiển

3.4.1 Nguyên t ắc điều khiển theo thời gian

Nội dung nguyên tắc điều khiển theo thời gian: Điều khiển theo nguyên tắc thời gian dựa trên cơ sở là thông số làm việc của mạch động lực biến đổi theo thời gian Những tín hiệu điều khiển phát ra theo một quy luật thời gian cần thiết

để làm thay đổi trạng thái của hệ thống

Những phần tử thụ cảm được thời gian để phát tín hiệu cần được chỉnh định dựa theo ngưỡng chuyển đổi của đối tượng Ví dụ như tốc độ, dòng điện,

mômen của mỗi động cơđược tính toán chọn ngưỡng cho thích hợp với từng hệ thống truyền động điện cụ thể Những phần tử thụ cảm được thời gian có thể gọi chung là rơle thời gian Nó tạo nên được một thời gian trễ (duy trì) kể từ lúc có tín hiệu đưa vào (mốc 0) đầu vào của nó đến khi nó phát được tín hiệu ra đưa

vào phần tử chấp hành Cơ cấu duy trì thời gian có thể là: cơ cấu con lắc, cơ cấu điện từ, khí nén, cơ cấu điện tử, tương ứng là rơle thời gian kiểu con lắc, rơle thời gian điện từ, rơle thời gian khí nén và rơle thời gian điện tử

3.4.2 Nguyên t ắc điều khiển theo tốc độ

Tốc độ quay trên trục động cơ hay của cơ cấu chấp hành là một thông sốđặc trưng quan trọng xác định trạng thái của hệ thống truyền động điện Do vậy, người ta dựa vào thông sốnày đểđiều khiển sự làm việc của hệ thống Lúc này mạch điều khiển phải có phần tử thụ cảm được chính xác tốc độ làm việc của động cơ - gọi là rơle tốc độ Khi tốc độđạt được đến những trị số ngưỡng đã đặt thì rơle tốc độ sẽ phát tín hiệu đến phần tử chấp hành để chuyển trạng thái làm việc của hệ thống truyền động điện đến trạng thái mới yêu cầu Rơle tốc độ có thể cấu tạo theo nguyên tắc ly tâm, nguyên tắc cảm ứng, cũng có thểdùng máy phát tốc độ Đối với động cơđiện một chiều có thể gián tiếp kiểm tra tốc độ thông qua sức điện động của động cơ Đối với động cơđiện xoay chiều có thể thông qua sức điện động và tần số của mạch rôto để xác định tốc độ Hình 6.3 trình bày sơ lược cấu tạo của rơle tốc độ kiểu cảm ứng Rôto (1) của nó là một nam châm vĩnh cửu được nối trục với động cơ hay cơ cấu chấp hành Còn stato (2) cấu tạo như một lồng sóc và có thể quay được trên bộđỡ của nó Trên cần (3) gắn vào stato bố trí má động (11) của 2 tiếp điểm có các má tĩnh

3.4.3 Nguyên t ắc điều khiển theo dòng điện

Dòng điện trong mạch phần ứng động cơ cũng là một thông số làm việc rất quan trọng xác định trạng thái của hệ truyền động điện Nó phản ánh trạng thái mang tải bình thường của hệ thống, trạng thái mang tải, trạng thái quá tải cũng như phản ánh trạng thái đang khởi động hay đang hãm của động cơ truyền động Trong quá trình khởi động, hãm, dòng điện cần phải đảm bảo nhỏ hơn một trị số giới hạn cho phép Trong quá trình làm việc cũng vậy, dòng điện có thể phải giữ không đổi ở một trị số nào đó theo yêu cầu của quá trình công nghệ Ta có thể dùng các côngtăctơ có cuộn dây dòng điện hoặc rơle dòng điện kiểu điện từhoặc các khóa điện tử hoạt động theo tín hiệu vào là trị số dòng điện đểđiều khiển hệ

thống theo cỏc yờu cầu trờn Dũng điện mạch phần ứng động cơ dựng làm tớn hiệu vào trực tiếp hoặc giỏn tiếp cho cỏc phần tử thụ cảm dũng điện núi trờn Khi trị số tớn hiệu vào đạt đến giỏ trị ngưỡng xỏc định cú thểđiều chỉnh được của

nú thỡ nú sẽ phỏt tớn hiệu điều khiển hệ thống chuyển đến

3.4.4 Nguyờn t ắc điều khiển theo vị trớ

Xem cỏc ứng dụng thực tế

3.5 Cỏc m ạch điện điều khiển điển hỡnh

3.5.1 Đấu dõy mạch điều khiển động cơ quay một chiều

3.5.1.1 Đấu dõy mạch mạch khởi động trực tiếp cú nỳt thử

3 RN 1 Rle nhiệt, bảo vệ quá tải cho động cơ

HìNH 3.1 Sơ Đồ nguyên lý MạCH KHởI ĐộNG TRựC TIếP ĐKB 3

PHA QUAY 1 CHIềU

(ĐKB)

 Đọc, phân tích sơ đồ nguyên lý, sơ đồ nối dây

 Lắp mạch theo sơ đồ: Lắp mạch điều khiển sau đó lắp mạch động lực

- Ohm kế không quay: hở mạch điều khiển

- Kiểm tra mạch tín hiệu

 Kiểm tra mạch động lực:

Tiến hành t- ơng tự nh- trên, đối với mạch động lực cần l- u ý tr- ờng hợp mất

1 pha, có thể kết hợp đo kiểm và quan sát bằng mắt

 Vận hành mạch

- Cô lập mạch động lực (hở dây nối mạch động lực phía sau rơle nhiệt)

- Cấp nguồn và vận hành mạch điều khiển:

 ấn nút M(3,5) cuộn K hút, đèn 1Đ sáng; buông tay ấn nút mạch vẫn hoạt động

- Cắt nguồn, liên kết lại dây nối mạch động lực Sau đó cấp nguồn cho mạch

và thực hiện lại các thao tác ở trên Quan sát chiều quay, tốc độ, trạng thái khởi động của động cơ

- Cắt nguồn, hoán vị thứ tự 2 pha nguồn vào cầu dao 1CD và vận hành lại Quan sát chiều quay, tốc độ, trạng thái khởi động của động cơ

- Ghi nhận sự khác nhau giữa 2 tr- ờng hợp trên Giải thích nguyên nhân?

 Mô phỏng sự cố

- Cấp nguồn và cho mạch hoạt động nh- trên

- Sự cố 1: Mạch đang vận hành tác động vào nút test ở RN Quan sát

động cơ, ghi nhận hiện t- ợng, giải thích

- Sự cố 2: Cắt nguồn, hở mạch tiếp điểm K tại điểm số 3 Sau đó cấp lại nguồn, vận hành và quan sát hiện t- ợng, giải thích

- Sự cố 3: Phục hồi lại sự cố trên, hở 1 pha mạch động lực Cho mạch vận hành quan sát hiện t- ợng, giải thích

 Viết báo cáo về quá trình thực hành

- L- ợc thuật lại quá trình lắp ráp, các sai lỗi mắc phải (nếu có)

- Giải thích các hiện t- ợng khi vận hành mạch, các nguyên nhân gây h- hỏng khi mô phỏng

3.5.1.2 Đấu dõy mạch khởi động trực tiếp mở một vị trớ

a Học sinh vẽ hoàn chỉnh sơ đồ và lăp ráp mạch

b Vận hành, quan sát và ghi nhận hiện t- ợng

c Mô phỏng sự cố, quan sát ghi nhận hiện t- ợng

d Làm báo cáo thực hành, giải thích hiện t- ợng

3.5.1.3 Đấu dõy mạch khởi động trực tiếp mở nhiều vị trớ

Mạch điều khiển ĐKB quay 1 chiều điều khiển ở 2 nơi

e Học sinh vẽ hoàn chỉnh sơ đồ và lăp ráp mạch

f Vận hành, quan sát và ghi nhận hiện t- ợng

g Mô phỏng sự cố, quan sát ghi nhận hiện t- ợng

h Làm báo cáo thực hành, giải thích hiện t- ợng

3.5.1.4 Đấu dõy mạch khởi động trực tiếp dừng nhiều vị trớ

i Học sinh vẽ hoàn chỉnh sơ đồ và lăp ráp mạch

j Vận hành, quan sát và ghi nhận hiện t- ợng

k Mô phỏng sự cố, quan sát ghi nhận hiện t- ợng

l Làm báo cáo thực hành, giải thích hiện t- ợng