Các mạch cơ bản của hệ thống điều khiển truyền động điện

động mở tiếp điểm thường đóng 1RN và 2RN làm cho công tắc tơ K bị mất điện khi đó K1 và K2 sẽ được mở ra cắt điện khỏi động cơ.. Muốn động cơ quay theo chiều thuận ta nhấn nút điều khiển

Trang 1

Chương 3 : Các mạch cơ bản của hệ thống điều khiển

truyền động điện

03/11/24

TS Lê Ngọc Bích Khoa Cơ Khí Bộ môn Cơ Điện Tử

Trang 2

Lê Ngọc Bích

KHÁI NIỆM VỀ SƠ ĐỒ ĐIỆN

 Để thực hiện chức năng điều khiển một hệ

thống tự động cần nhiều loại thiết bị và khí cụ điện khác nhau để thực hiện các nhiệm vụ

khác nhau Các thiết bị và khí cụ điện này

được nối với nhau bằng các loại dây dẫn điện tạo nên một dạng sơ đồ chung là sơ đồ điện

để thực hiện các chức năng được xác định

trước theo một thứ tự nhất định.

Trang 3

Nguyên tắc lập sơ đồ điện

 Tất cả các bộ phận của khí cụ điện can được biểu thị trong

dạng sơ đồ, ký hiệu.

 Các thành phần của thiết bị và khí cụ điện đặt trong sơ đồ điện

cần phải thể hiện rõ chức năng và tuần tự tác động Sơ đồ cần

có số lượng dây dẫn cắt chéo nhau ít nhất.

 Tất cả các tiếp điểm của các khí cụ điện đều phải thể hiện trên

sơ đồ ở trạng thái bình thường, tức là ở trạng thái không có lực

tác động bên ngoài.

 Cùng một bộ phận của một thiết bị nhưng phải thể hiện ở nhiều

vị trí khác nhau trên sơ đồ, chi tiết đó cần phải ký hiệu cùng một chữ số hay chỉ số.

 Trên sơ đồ điện, mạch động lực (mạch có stator, rôtor và phần

ứng của động cơ) cần được thể hiện bằng nét vẽ đậm, và mạch điều khiển được thể hiện bằng nét vẽ mảnh.

Trang 4

Lê Ngọc Bích

Ký hiệu thiết bị và khí cụ điện

4

Trang 5

Trang 6

Lê Ngọc Bích

6

Trang 7

Trang 8

Lê Ngọc Bích

8

Trang 9

Trang 10

Lê Ngọc Bích

10

Trang 11

Trang 12

Lê Ngọc Bích

12

Trang 13

Trang 14

Lê Ngọc Bích

14

Trang 15

Trang 16

Lê Ngọc Bích

Mạch điều khiển động cơ điện

Trang 17

Điều khiển động cơ bằng khởi động từ đơn

tắc tơ K2, cuộn dây dòng điện của rơle nhiệt.

đóng, nút ấn mở máy M thường mở (start) Nếu hộp

nút bấm điều khiển kép sẽ có 3 nút ấn : dừng D (stop) điều khiển động cơ quay thuận MT (For), Điều khiển động cơ quay ngược MN (REV) Cuộn dây công tắc tơ

K, tiếp điểm tự duy trì của công tắc tơ K1 và tiếp điểm 1RN, 2RN của Rơle nhiệt.

Trang 18

Lê Ngọc Bích

Trang 19

nhưng động cơ vẫn chưa có điện vì K2 đang mở Muốn khởi

động nhấn nút đóng M thì công tắc tơ K có điện, nó sẽ đóng

tiếp điểm K1 để tự duy trì đồng thời đóng tiếp điểm K2 đưa

điện vào cho động cơ khởi động

động mở tiếp điểm thường đóng 1RN và 2RN làm cho công

tắc tơ K bị mất điện khi đó K1 và K2 sẽ được mở ra cắt điện

khỏi động cơ Muốn cắt điện động cơ nhấn nút cắt D công tắc

tơ K mất điện do đó K1 và K2 sẽ mở ra Nếu động cơ hay

mạch động lực hoặc mạch điện điều khiển bị ngắn mạch thì

cầu chì sẽ tác động cắt mạch

Trang 20

Lê Ngọc Bích

Điều khiển động cơ bằng khởi động từ kép

Trang 21

Trang 22

Lê Ngọc Bích

và KN2 đang mở Muốn động cơ quay theo chiều thuận ta

nhấn nút điều khiển MT thì công tắc tơ KT có điện, sẽ đóng

tiêp điểm KT1 để tự duy trì, đóng tiếp điểm KT2 trên mạch

động lực, đưa điện vào cho động cơ khởi động đồng thời mở

tiếp điểm KT3 khoá không cho điện vào công tắc tơ điều khiển quay ngược KN Để tránh trường hợp khi động cơ đang quay

thuận nếu nhấn tiếp nút điều khiển MN sẽ gây ra ngắn mạch

tắc tơ KT mới mất điện làm tiếp điểm KT1 và KT2 mở ra, tiếp điểm KT3 đóng lại, chờ cho động cơ dừng hẳn, nhấn nút điều

khiển ĐN thì công tắc tơ điều khiển quay ngược KN có điện,

nó sẽ đóng tiếp điểm KN1 và KN2 đa điện vào cho động cơ

khởi động theo chiều quay ngợc lại, đồng thời mở tiếp điểm

KN3 khoá không cho điện vào công tắc tơ điều khiển quay

thuận

Trang 23

 Muốn cắt điện nhấn nút dừng D, công tắc tơ mất điện

do đó tiếp điểm KT2 hoặc KN2 sẽ mở ra cắt điện

khỏi động cơ.

 Nếu động cơ bị quá tải thì rơle nhiệt sẽ tác động mở

tiếp điểm 1RN và 2RN công tắc tơ sẽ mất điện do đó

KT2 hoặc KN2 mở ra Nếu động cơ bị ngắn mạch thì cầu chì sẽ tác động cắt mạch.

Trang 25

Mạch khởi động dùng đổi nối Y-D

8

14 16 18

A B

C X

Trang 26

Lê Ngọc Bích

Khởi động động cơ điện 1 chiều kích từ song song:

26

Trang 27

Mạch hãm động cơ điện 1 chiều kích từ song song

 Khi nhấn nút khởi động K, cuộn dây

M có điện làm đóng tiếp điểm thường

mở M cấp điện cho động cơ hoạt

động Tiếp điểm thường đóng M hở

Công tắc thường mở M song song

với nút nhấn K đóng và tự duy trì.

 Khi nhấn nút dừng, cuộn dây M mất

điện  tiếp điểm thường mở M mở

 hở mạch  động cơ không được

Trang 28

Lê Ngọc Bích

Điều khiển tốc độ

Trang 29

Điều khiển vận tốc động cơ DC

chiều tỷ lệ với điện áp đặt vào nó, và ngẫu lực quay tỷ

lệ với dòng điện

Trang 30

Lê Ngọc Bích

đổi bằng cách xen vào mạch

một điện trở nối tiếp hoặc

Trang 31

 Trong hình bên trái ta thấy, khi điện trở của biến trở

tăng thì theo định luật Om thì dòng điện sẽ giảm và

tốc độ động cơ sẽ chậm lại Tuy nhiên khi điện trở

tăng thì năng lượng sinh nhiệt tại điện trở sẽ tăng Do

đó, sản sinh nhiệt để làm giảm tốc độ động cơ là

không hay do nó tiêu tốn năng lượng và có thể làm

cháy linh kiện Một dạng mạch thứ hai có thể chấp

nhận được hơn so với thiết kế trên là dạng mạch

khuếch đại dùng Transitor như hình bên phải Tuy

nhiên cũng tương tự như mạch trên thì khi điện trở

tăng thì Transitor sẽ sinh một lượng nhiệt đáng kể và

do đó có thể bị cháy.

Trang 32

Lê Ngọc Bích

bình đặt vào động cơ thay đổi bằng cách chuyển mạch nguồn

cung cấp thật nhanh Khi tỷ lệ thời gian "on" trên thời gian

"off" thay đổi sẽ làm thay đổi điện áp trung bình Tỷ lệ phần

trăm thời gian "on" trong một chu kỳ chuyển mạch nhân với

điện áp cấp nguồn sẽ cho điện áp trung bình đặt vào động cơ

dùng điện trở Phương pháp này gọi là phương pháp điều

khiển kiểu điều biến độ rộng xung (pulse width modulation

hay PWM), và thường được điều khiển bằng vi xử lý

phẳng điện áp đầu ra và giảm bớt tạp nhiễu của động cơ

Trang 33

để thay đổi tốc độ động cơ,

thay đổi điện trở của mạch

RC để điều chỉnh tần số

Trang 35

Điều khiển vận tốc động cơ AC 3 pha

thay đổi điện trở phụ trong

mạch stato

Trang 37

thay đổi tần số của nguồn

xoay chiều dùng biến tần

Trang 38

Lê Ngọc Bích

 Bộ chỉnh lưu nửa cầu sinh ra

điện áp từ đường vào

Mạch có thể điều khiển ra tải

lên tới 10A Mạch phải tản

nhiệt tốt cho SCR.

Trang 39

Điều khiển chiều quay

Trang 40

Lê Ngọc Bích

Điều khiển chiều quay đc DC

 Trong cách đảo chiều của các loại động cơ điện một

chiều trên, chiều quay của động cơ được thay đổi khi

chiều dòng điện qua động cơ thay đổi Do đó các

mạch đảo chiều động cơ đều nhầm mục đích thay đổi chiều dòng điện đi qua động cơ.

Trang 41

Mạch này sử dụng Rờ le để

chuyển mạch và làm đảo

chiều dòng điện qua động

cơ Khi Rờ le không được

kích, khóa chuyển mạch ở

vị trí trên, dòng điện đi từ

tiếp điểm 1 qua động cơ và

về tiếp điểm 2 Khi Rờ le

được kích, khóa chuyển

mạch ở vị trí dưới, dòng

điện đi từ tiếp điểm 2 qua

Trang 42

Lê Ngọc Bích

Trang 43

 Mạch cầu H đảo chiều động cơ:

Khi kích ngõ quay nghịch, thì sẽ

kích đồng thời hai Transitor Q2

và Q3 làm dòng điện đi từ nguồn

+12V qua Transitor Q2, qua động

cơ và qua Transitor Q3 về nguồn

0V (động cơ quay nghịch) Khi

kích ngõ quay thuận, thì sẽ kích

đồng thời hai Transitor Q1 và Q4

làm dòng điện đi từ nguồn +12V

qua Transitor Q1, qua động cơ và

qua Transitor Q4 về nguồn 0V

(động cơ quay thuận)

Trang 44

Lê Ngọc Bích

Trang 45

Mạch bảo vệ

Trang 46

Lê Ngọc Bích

Mất pha (single phase), mất cân bằng pha (phase unbalance)

Trang 47

Mất pha (single phase), mất cân bằng pha (phase unbalance)

Trang 48

Lê Ngọc Bích

Chạm đất

Trang 49

Mạch khống chế hành trình

Trang 50

Lê Ngọc Bích

Hành trình tự động

50

Trang 51

Khóa lẫn

 Khóa lẫn là kỹ thuật dùng để khóa 2 hay nhiều hoạt động nào đó để đảm

bảo chúng không diễn ra đồng thời

 Một ý nghĩa khác của việc khóa lẫn là khóa thứ tự hoạt động

Trang 52

Lê Ngọc Bích

Mạch hãm động năng

52

Trang 53

Trang 54

Lê Ngọc Bích

 Khi nhấn nút khởi động, cuộn dây M được tác động làm đóng tiếp điểm thường mở M cấp điện cho động cơ hoạt động Công tắc thường mở M

song song với nút nhấn K đóng và tự duy trì

 Cùng lúc rờ le hãm động năng RHd ở mạch 1 chiều được tác động làm đóng tiếp điểm thường mở đóng mở chậm RHd Tuy nhiên, do TĐTĐ M đang hở nên Hd vẫn chưa được tác động.

 Khi nhấn nút dừng, cuộn dây M thôi tác động  TĐTM M hở mạch 

động cơ không được cấp điện Đồng thời TĐTĐ M đóng mạch làm tác

động cuộn dây Hd làm đóng mạch một chiều Động cơ được cấp dòng

1 chiều vào 2 dây pha gây ra hãm động năng.

 Sau thời gian thiết lập, TĐTM mở chậm RHd mở ra làm ngắt nguồn một chiều cấp cho động cơ.

 Do động năng tích lũy, rotor tiếp tục quay theo chiều cũ trong từ trường một chiều Trong cuộn dây phần ứng xuất hiện một dòng điện cảm

ứng Lực từ trường tác động vào dòng cảm ứng trong cuộn dây phần

ứng tạo ra mô men hãm và rotor quay chậm dần Động cơ điện xoay

chiều khi hãm động năng hoạt động như một máy phát điện có tốc độ

giảm dần

Trang 55

Động năng qua động cơ sẽ

biến thành điện năng tiêu thụ

trên mạch rotor, do đó nên

bổ sung điện trở phụ ở mạch

rotor như sau:

Trang 56

Lê Ngọc Bích

Hãm ngược

từ trường (tương tự như đảo chiều quay) khi

động cơ đang quay, khi đó sẽ sinh ra mô men hãm ngược chiều với chiều đang quay và sẽ

làm rotor quay chậm dần Ở phương pháp

hãm ngược không đảo chiều, động cơ chỉ

quay theo một chiều cố định, từ trường hãm

sẽ quay theo chiều ngược lại Sau khi rotor

giảm tốc đến một mức nào đó thì sẽ ngắt

nguồn cấp cho động cơ

Trang 57

Hãm ngược không đảo chiều

Trang 58

Lê Ngọc Bích

Hãm ngược khơng đảo chiều

 Khi nhấn nút khởi động K, cuộn dây M được tác động làm đóng tiếp điểm thường mở M cấp điện cho động cơ hoạt động Công

tắc thường mở M song song với nút nhấn K đóng và tự duy trì

 Khi động cơ quay, rờ le vận tốc được tác động làm đóng tiếp

điểm thường mở RV Tuy nhiên, do tiếp điểm thường đóng M

đang hở nên Hn vẫn chưa được tác động.

 Khi nhấn nút dừng, cuộn dây mất điện  tiếp điểm thường mở

M hở mạch  động cơ không được cấp điện Đồng thời tiếp

điểm thường đóng M đóng mạch tác động cuộn dây Hn đóng

mạch đảo pha Động cơ được hãm ngược.

 Khi động cơ giảm tốc đến mức nào đó thì rờ le vận tốc ngưng

tác động, tiếp điểm thường mở RV hở ra và ngừng cấp điện cho động cơ.

Trang 59

Hãm ngược đảo chiều

Trang 60

Lê Ngọc Bích

Hãm ngược đảo chiều

tác động làm đóng tiếp điểm RVt Tuy nhiên, do tiếp

điểm thường đóng T đang hở nên cuộn dây N không

bị tác động Khi nhấn nút dừng, do cuộn dây T ngưng tác động, tiếp điểm thường đóng T đóng mạch làm

tác động cuộn dây N Tiếp điểm thường mở N đóng

làm đảo chiều từ trường dẫn đến động cơ hãm

ngược

nghịch RVn được tác động làm đóng tiếp điểm RVn

Tuy nhiên, do tiếp điểm thường đóng N đang hở nên

cuộn dây T không bị tác động Khi nhấn nút dừng, do cuộn dây N ngưng tác động, tiếp điểm thường đóng N đóng mạch làm tác động cuộn dây T Tiếp điểm

thường mở T đóng làm đảo chiều từ trường dẫn đến

động cơ hãm ngược

Trang 61

Hãm điện cơ

Ở phương pháp hãm điện cơ, tín hiệu dùng để điều khiển hãm là tín hiệu điện cấp cho cuộn dây nam châm điện của phanh điện cơ Cuộn dây sẽ tác động (hút) áp phanh cơ vào trục quay và sẽ làm giảm dần vận tốc

Trang 62

Lê Ngọc Bích

Hãm điện cơ

tác động làm đóng tiếp điểm thường mở M

cấp điện cho động cơ hoạt động Công tắc

thường mở M song song với nút nhấn K đóng và tự duy trì.

động, tiếp điểm thường mở M hở mạch, động

cơ không được cấp điện Đồng thời cuộn dây

H được tác động làm đóng tiếp điểm thường

mở H, cuộn dây nam châm Nc của phanh

điện cơ được tác động làm hãm động cơ

Tiêu đề	Các mạch cơ bản của hệ thống điều khiển truyền động điện
Tác giả	Lê Ngọc Bích
Trường học	Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Hệ thống điều khiển truyền động điện
Thể loại	Báo cáo hoặc bài giảng
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	4,92 MB