Bài giảng trang bị điện cho máy của thầy giáo Đinh Hồng Bộ trường đại học bách khoa hà nội PHẦN I: KHÍ CỤ ĐIỆN Chương 1: Phần tử điều khiển Chương 2: Phần tử xử lí tín hiệu Chương 3: Các thiết bị bảo vệ Chương 4: Cơ cấu chấp hành PHẦN II: MỘT SỐ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN THƯỜNG GẶP PHẦN III: TRANG BỊ ĐIỆN TRONG MÁY CÔNG CỤ Chương 1: Mạch điện trong máy tiện Chương 2: Mạch điện trong máy mài Chương 3: Mạch điện trong máy khoan Chương 4: Mạch điện trong máy doa Chương 5: Mạch điện trong máy phay Chương 6: Mạch điện trong máy điều khiển số
Trang 1TRANG BỊ ĐIỆN
CHO MÁY
TS Đinh Hồng Bộ
Bộ môn Máy và ma sát học, C8-105 Viện Cơ khí – ĐHBKHN
E-mail: dinhhongbo@gmail.com; bo.dinhhong@hust.edu.vn
Chương 3: Các thiết bị bảo vệ
Chương 4: Cơ cấu chấp hành
PHẦN II: MỘT SỐ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN THƯỜNG GẶP
PHẦN III: TRANG BỊ ĐIỆN TRONG MÁY CÔNG CỤ
Chương 1: Mạch điện trong máy tiện
Chương 2: Mạch điện trong máy mài
Chương 3: Mạch điện trong máy khoan
Chương 4: Mạch điện trong máy doa
Chương 5: Mạch điện trong máy phay
Chương 6: Mạch điện trong máy điều khiển số
2
Trang 2Tín hiệu do nút ấn tự phục hồi tạo ra có dạng xung
+ Ký hiệu theo bản vẽ Việt Nam (Nga)
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
+ Ký hiệu theo bản vẽ Châu Âu
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
Trang 3b/ Nút ấn tự không tự phục hồi: (Dừng khẩn cấp)
5
Nhấn vào nút khi cần chuyển trạng thái các tiếp điểm
Hình 1.3: Một dạng nút dừng khẩn cấp Xoay nút theo chiều
mũi tên khi muốn trả các tiếp điểm về trạng thái ban đầu
- Tác dụng
Nút dừng khẩn cấp được dùng để dừng nhanh hệ thống khi
xảy ra sự cố Thông thường người ta dùng tiếp điểm thường
đóng để cấp điện cho toàn bộ mạch điện Khi hệ thống xảy ra
sự cố, nhấn vào nút dừng khẩn cấp làm mở tiếp điểm thường
đóng để cắt điện toàn bộ mạch điện
- Kí hiệu
+ Ký hiệu theo bản vẽ Việt Nam (Nga)
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
+ Ký hiệu theo bản vẽ Châu Âu
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
+ Ký hiệu theo bản vẽ Nhật Bản
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
Trang 4Công tắc thực tế thường được dùng làm các khóa chuyển mạch (chuyển
chế độ làm việc trong mạch điều khiển), hoặc dùng làm các công tắc đóng
mở nguồn (cầu dao)
- Kí hiệu
+ Ký hiệu theo bản vẽ Việt Nam (Nga)
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
+ Ký hiệu theo bản vẽ Châu Âu
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
Trang 611
- Tác dụng
Công tắc hành trình thường dùng để nhận biết vị trí chuyển động của các
cơ cấu máy hoặc dùng để giới hạn các hành trình chuyển động
- Kí hiệu
+ Ký hiệu theo bản vẽ Việt Nam (Nga)
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
+ Ký hiệu theo bản vẽ Châu Âu
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
+ Công tắc từ cấu tạo gồm hai bộ phận:
Nam châm vĩnh cửu + Tiếp điểm lưỡi gà
Tiếp điểm lưỡi gà Nam châm vĩnh cửu
Trang 713
Hình 1.8: Ứng dụng công tác từ
- Tác dụng :
Trong thực tế công tắc từ được dùng để nhận biết vị trí các cơ cấu trong
các máy mà không cần tiếp xúc
Ví dụ: trong hệ thống điều khiển khí nén người ta dùng công tắc từ để
nhận biết vị trí của pittong chuyển động trong xi lanh
Nam châm vĩnh cửu
Pittong
- Ký hiệu:
+ Ký hiệu theo bản vẽ Việt Nam (Nga)
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
+ Ký hiệu theo bản vẽ Châu Âu
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
+ Ký hiệu theo bản vẽ Nhật Bản
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
Trang 9
17
2.1 Rơ le điện từ
Mạch từ:
Có tác dụng dẫn từ Đối với rơ le điện từ 1 chiều, gông từ được chế tạo từ
thép khối có dạng hình trụ tròn (vì dòng điện một chiều không gây nên
dòng điện xoáy dó đó không phát nóng mạch từ) Đối với rơ le điện từ
xoay chiều, mạch từ thường được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện ghép
lại (để giảm dòng điện xoáy fuco gây 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 trường, từ trường khép mạch qua
mạch từ tạo nên lực hút điện từ hút nắp mạch từ làm thay đổi trạng thái
của tiếp điểm
Lò xo: Dùng để giữ nắp
Tiếp điểm: Thường có một hoặc nhiều cặp tiếp điểm, 0-1 là tiếp điểm
thường mở, 0-2 là tiếp điểm thường đóng
2.1 Rơ le điện từ
Nguyên lý làm việc
Khi chưa cấp điện vào hay đầu A-B của cuộn dây, lực hút điện từ bằng
không, các cơ cấu của rơ le nằm ở vị trí như hình 2.1
Khi đặt một điện áp đủ lớn vào A-B, dòng điện chạy trong cuộn dây sinh
ra từ trường tạo ra lực hút điện từ Nếu lực hút điện từ thắng được lực đàn
hồi của lò xo thì nắp được hút xuống, tiếp điểm 0-1 mở ra và 0-2 đóng lại
Nếu không cấp điện vào hai đầu A-B nữa thì các tiếp điểm lại trở về trạng
thái ban đầu
Trang 1019
- Ký hiệu :
+ Ký hiệu theo bản vẽ Việt Nam (Nga)
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng Cuộn dây
+ Ký hiệu theo bản vẽ Châu Âu
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng Cuộn dây
Trang 1121
2.2 Công tắc tơ
Về cơ bản cấu tạo của công tắc tơ giống với rơ le điện
từ Khác biệt ở chỗ rơ le 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
Tiếp điểm của công tắc tơ có hai loại: tiếp điểm chính
(dùng để đóng cắt cho mạch động lực), tiếp điểm phụ
(dùng để điều khiển phụ trợ) Để hạn chế phát sinh hồ
quang khi tiếp điểm chính đóng cắt, tiếp điểm chính
thường có cấu tạo dạng cầu và được đặt trong buồng
dập hồ quang
- Ký hiệu :
+ Ký hiệu của cuộn dây và tiếp điểm phụ giống như rơ le trung gian
+ Ký hiệu của tiếp điểm chính
Ký hiệu theo bản vẽ Việt Nam
Ký hiệu theo bản vẽ Châu Âu
Ký hiệu theo bản vẽ Nhật Bản
Hoặc
Trang 12
Hình 2.3: a Sơ đồ khối của rơ le thời gian;
b Sơ đồ nguyên lý của rơ le thời gian đơn
+ Nguyên lý hoạt động:
Tranzitor có tác dụng đóng mở mạch Tụ điện C có tác dụng tạo độ trễ về thời gian
Khi đóng công tắc nạp điện cho tụ điện C (khi đó UBE max , UBE > U0 = 0,7 V), khi Uc
đạt giá trị lớn nhất sẽ có dòng điện đi từ C
Trang 13TLR
25
- Ký hiệu:
+ Ký hiệu theo bản vẽ Việt Nam (Nga)
Tiếp điểm thường mở đóng chậm Tiếp điểm thường đóng mở chậm Cuộn dây
+ Kí hiệu theo bản vẽ Châu Âu
Tiếp điểm thường mở đóng chậm Tiếp điểm thường đóng mở chậm Cuộn dây
Hoạt động: khi nhấn nút M, cuộn hút K có điện, hút tiếp điểm K đóng lại để
duy trì mạch điện, đồng thời tiếp điểm K phía dưới là tiếp điểm thường mở
đóng chậm sau một thời gian T0 (do ta cài đặt vào rơ le thời gian) sẽ đóng lại
và khi đó đèn sáng sau thời gian T0
Trang 14CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ
3.1 CÇu ch×
27
Hình 3.1: Cầu chì
a Cấu tạo của cầu chì
b Cầu chì công nghiệp
Bản chất của cầu chì là một đoạn dây dẫn yếu nhất trong mạch, khi có sự
cố đoạn dây này bị đứt ra đầu tiên Trong thực tế cầu chì dùng để bảo vệ
sự cố ngắn mạch hoặc quá tải dài hạn
+ Ký hiệu
Ký hiệu theo bản vẽ Việt Nam
Ký hiệu theo bản vẽ Châu Âu
Ký hiệu theo bản vẽ Nhật Bản
Trang 15CHƯƠNG 3 : CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ
3.2 Aptomat
29
Hình 3.2: Aptomat
a Cấu tạo của aptomat
b Aptomat công nghiệp
(a)
(b)
CHƯƠNG 3 : CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ
+Tác dụng
Là một thiết bị bảo vệ đa năng, có thể bảo vệ sự cố ngắn mạch, quá tải,
dòng điện giò và quá áp Hiện nay giá thành của Aptomat ngày càng rẻ và
dần thay thế hết cầu chì
+ Nguyên lý làm việc
+ Ký hiệu
Ký hiệu theo bản vẽ Việt Nam
Ký hiệu theo bản vẽ Châu Âu
Khi dòng điện chạy qua tải lớn hơn dòng định mức, từ trường ở nam
châm điện sẽ tăng lên, lực từ tăng lên thắng được lực lò xo đẩy tiếp
điểm của cần liên động tách ra ngắt mạch điện
Trang 16CHƯƠNG 3 : CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ
31
+Cách nối aptomat trong mạch điện
CHƯƠNG 3 : CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ
Phần
tử gia nhiệt
Trang 17CHƯƠNG 3 : CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ
3.3 R¬ le nhiÖt
33
Tác dụng: Rơ le nhiệt trong khởi động từ có tác dụng bảo vệ quá tải
cho động cơ điện
Cấu tạo: gồm hai thanh kim loại khác nhau được gắn với nhau và
được quấn quanh bằng phần tử gia nhiệt Phần tử gia nhiệt được nối
với mạch điện, thanh đẩy, các tiếp điểm và lò xo
Nguyên lý hoạt động:
Khi dòng điện trong mạch lớn do hoạt động quá tải dài hạn, dòng điện
chạy qua phần tử gia nhiệt sẽ làm giãn nở hai thanh kim loại, do hai
thanh kim loại không cùng vật liệu và có đặc điểm thanh kim loại dưới
giãn nở nhiều hơn, kết quả làm cho thanh kim loại bị cong vênh xuống
và đẩy tiếp điểm ra, ngắt tải
Cách nối: nối thanh nhiệt nối tiếp với tải cần bảo vệ, còn tiếp điểm
thường đóng của rơ le nhiệt nối vào mạch điều khiển Rơ le nhiệt có
thể có hai phần tử đốt nóng nối với hai pha của động cơ điện hoặc cả
ba phần tử đốt nóng nối với cả ba pha của động cơ điện
CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ
- Ký hiệu:
+ Ký hiệu theo bản vẽ Việt Nam (Nga)
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng Thanh nhiệt
+ Ký hiệu theo bản vẽ Châu Âu
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng Thanh nhiệt
+ Ký hiệu theo bản vẽ Nhật Bản
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng Thanh nhiệt
Trang 18
CHƯƠNG 3 : CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ
Khi xảy ra sự cố như kẹt tải sẽ làm nhiệt
độ động cơ tăng cao, khi đó thanh nhiệt sẽ
nở ra làm ngắt mạch, K mở, hệ thống dừng
lại
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
4.1 Động cơ điện xoay chiều ( AC-Alternating Current )
Hình 4.1: Động cơ điện xoay chiều
a Stator; b Lá thép stator; c Lá thép rotor; d Dây ngắn mạch; e Rotor
f Ký hiệu động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc
Trang 19CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
4.1 Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ
37
a/ Cấu tạo: gồm 2 phần là Roto và Stato
Phần cảm: (Stato) gồm 3 cuộn dây đặt lệch nhau góc 120° để
tạo ra từ trường quay
Phần ứng: (Roto) là khung dây quấn, được chia làm hai loại:
Roto lồng sóc
Roto dây quấn
b/ Nguyên lý hoạt động:
Khi cho dòng điện xoay chiều ba pha vào 3 cuộn dây đặt lệch
nhau góc 120° trong không gian thì từ trường tổng hợp do 3
cuộn dây tạo ra là một từ trường quay
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
4.1 Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ
b/ Nguyên lý hoạt động:
Tốc độ quay của véc tơ cảm ứng từ của từ trường là 1 vòng
trong 1 chu kỳ dòng điện Nếu tần số của dòng điện xoay chiều
ba pha là f thì tốc độ quay của từ trường sẽ là f (vòng/giây)
Đây là trường hợp ứng với 2 cực hay 1 cặp cực (p = 1)
Nếu trong từ trường quay có đặt các thanh dẫn điện thì từ
trường quay sẽ quét qua các thanh dẫn điện và làm xuất hiện
một sức điện động cảm ứng trong các thanh dẫn
Nối các thanh dẫn với nhau và làm một trục quay thì trong các
thanh dẫn sẽ có dòng điện (ngắn mạch) có chiều xác định theo
quy tắc bàn tay phải Từ trường quay lại tác dụng vào chính
dòng điện cảm ứng này một lực từ có chiều xác định theo quy
tắc bàn tay trái và tạo ra một mô men làm quay lồng trụ các
thanh dẫn theo chiều quay của từ trường quay
Để mô men đều hơn các thanh dẫn thường được đặt hơi chéo
Trang 20CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
4.1 Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ
39
b/ Nguyên lý hoạt động:
Tốc độ quay của lồng trụ luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ
trường quay Nếu lồng trụ quay với tốc độ bằng tốc độ của từ
trường quay thì từ trường sẽ không quét qua các thanh dẫn nữa
nên không có dòng điện cảm ứng và mô men quay cũng không
còn Khi đó do mô men cản, lồng trụ sẽ quay chậm lại hơn từ
trường quay và các thanh dẫn lại bị từ trường quét qua, dòng
điện cảm ứng lại xuất hiện và do đó có mô men quay làm lồng
trụ tiếp tục quay nhưng với tốc độ luôn nhỏ hơn của từ trường
quay
Động cơ làm việc trên nguyên tắc này nên được gọi là động cơ
không đồng bộ (hay động cơ dị bộ)
Thường trong thực tế, động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ
có cuộn cảm (tạo từ trường quay) đặt ở stator, cuộn ứng (lồng
trụ) đặt ở rotor
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
4.1 Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ
b/ Nguyên lý hoạt động:
Gọi ω𝑜 là tốc độ biến thiên từ trường quay; ω là tốc độ quay
của Roto
Ta có điều kiện: ω < ω𝑜 ( vì khi ω = ω𝑜 sẽ không có sự biến
thiên từ trường quay dẫn tới không có lực từ )
Đặt s = ω𝑜 −ω
ω𝑜 ; 0 ≤ s ≤ 1 Do đó động cơ điện xoay chiều 3 pha còn được gọi là động cơ không đồng bộ
Trang 21CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
4.1 Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ
41
c/ Đường đặc tính làm việc của động cơ:
LV – là điểm làm việc mong muốn với tốc độ cao và moment
cản nhỏ ( P = M ω )
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
4.1 Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ
c/ Đường đặc tính làm việc của động cơ:
Đường đặc tính chia làm 2 đoạn AK và BK phân giới bởi điểm
tới hạn K:
A-LV-K: tuyến tính cứng, mô men tăng thì tốc độ động cơ
giảm, động cơ làm việc trên đoạn này sẽ ổn định
B-K: đoạn cong với độ dốc dương, trên đoạn này động cơ làm
việc không ổn định, tốc độ quay thấp và mô men cản lớn
d/ Điều chỉnh tốc độ quay và chiều quay của động cơ:
Tốc độ quay của động cơ được xác định bằng công thức:
ω = 𝟐П.𝒇𝒑
Trong đó: f – là tần số của lưới điện cung cấp
p – là số cặp cực
Trang 22CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
4.1 Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ
43
d/ Điều chỉnh tốc độ quay và chiều quay của động cơ:
Muốn thay đổi tốc độ quay của động cơ: thay đổi f hoặc p hoặc
cả hai
Thay đổi tần số f: sử dụng bộ biến tần Trường hợp này sử dụng
khi ta cần tốc độ nhanh, không ổn định, điều khiển vô cấp, cần
đáp ứng nhanh
Thay đổi số cặp cực p:
Thông thường, động cơ được chế tạo với cuộn cảm stator có nhiều
đầu dây ra để có thể đổi cách đấu dây tương ứng với số đôi cực nào
đó (p = 2, 4, 6, 8) Sử dụng cách này khi cần động cơ làm việc ở chế
độ ổn định và tải cố định trong thời gian dài
Đảo chiều quay của động cơ:
Để đảo chiều quay của động cơ không đồng bộ, cần đảo chiều quay
của từ trường quay do stator tạo ra Muốn vậy, chỉ cần đảo chiều hai
pha bất kỳ trong ba pha nguồn cấp cho stator
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
4.1 Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ
e/ Ký hiệu:
Ký hiệu trên bản vẽ điện của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc
và rotor dây quấn như hình dưới Vòng tròn ngoài tượng trưng cho
cuộn dây stator, vòng tròn trong đồng tâm tượng trưng cho cuộn dây
Trang 23CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
4.1 Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ
45
f/ Ví dụ:
Thiết kế mạch điều khiển động cơ không đồng bộ, có khả năng dừng,
khởi động (có đèn báo) và đảo chiều quay
Tạo độ trễ thời gian:
Rơ le điện từ →Rơ le thời gian
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
4.2 Động cơ điện một chiều (DC-Direct Current)
Nam ch©m vÜnh cöu(kÝch tõ)
a Động cơ 1 chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu
b Động cơ 1 chiều kích từ bằng nam châm điện
Trang 24CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
Khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dòng điện chạy
qua dây dẫn đó thì từ trường sẽ tác dụng một lực từ vào dây
dẫn làm dây dẫn chuyển động Chiều lực từ được xác định theo
quy tắc bàn tay trái
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
c/ Ký hiệu động cơ điện một chiều
d/ Phân loại động cơ điện một chiều
Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập:
Động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp:
Động cơ điện 1 chiều kích từ song song:
Trang 25CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
49
d/ Phân loại động cơ điện một chiều
Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp:
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
e/ Đảo chiều quay của động cơ điện một chiều:
Chiều lực từ tác dụng vào dòng điện (dây dẫn) được xác định theo quy
tắc bàn tay trái Khi đảo chiều từ thông hay đảo chiều dòng điện thì
lực từ có chiều ngược lại
Muốn đảo chiều quay của động cơ điện một chiều có thể thực hiện
một trong hai cách:
• Đảo chiều từ thông (đảo chiều dòng điện kích từ)
• Đảo chiều dòng điện phần ứng
Trang 26CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
51
e/ Đảo chiều quay của động cơ điện một chiều:
Để đảo chiều quay của động cơ điện 1 chiều người ta thường chọn đảo
chiều dòng điện phần ứng (đảo cực cấp nguồn)
KT -A dương, B âm: động cơ quay thuận
KN -A âm, B dương: động cơ quay nghịch
Bài tập áp dụng: thiết kế mạch điều khiển động cơ điện 1
chiều, có khả năng dừng, khởi động (có đèn báo) và đảo
chiều quay
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
f/ Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều:
Ta có:
Mặt khác ta có:
Suy ra:
) f(M
E
E I U
u
u u u
u u
I
R
U
.I U
Trang 27CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
53
f/ Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều:
Phương trình đặc tính của động cơ điện một chiều:
Ta cũng có:
Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều:
M R
U
M
) (K.
K.
.I K.
Trang 28CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
55
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
Trang 29CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
57
h/ Thay đổi tốc độ động cơ điện một chiều:
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
h/ Thay đổi tốc độ động cơ điện một chiều:
Các phương pháp thay đổi điện áp phần ứng:
Dùng mạch điện hệ Thyristor:(bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn)
Trang 30
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH
HW#3: Trình bày nguyên lý hoạt động, cấu tạo, nguyên lý
thay đổi tốc độ, đảo chiều quay của cơ cấu chấp hành:
- Động cơ bước
- Động cơ servo
Trang 31-Trên sơ đồ điện tất cả các thiết bị đều được thể hiện ở trạng thái không chịu kích
thích về cơ, điện, nhiệt, từ … nào do bên ngoài tác dụng vào
-Trong quá trình đọc và phân tích mạch điện ta thường gặp các loại sơ đồ sau:
Sơ đồ khai triển: là sơ đồ thể hiện đầy đủ các phần tử của hệ thống, kể cả các
khâu bảo vệ liên động Trong sơ đồ này các phần tử của khí cụ, thiết bị được thể
hiện không xét đến vị trí tương quan thực tế giữa chúng, mà chủ yếu chỉ xét đến
vị trí thực hiện chức năng của nó
Trang 3263
1.1 Khái niệm về sơ đồ điện của máy:
Sơ đồ nguyên lý: là một dạng của sơ đồ khai triển đã đơn giản hóa, ở sơ đồ này
chỉ để lại các mạch chính biểu thị các máy điện, các khí cụ và các khâu có ý nghĩa
nguyên lý làm việc của hệ thống Đôi khi sơ đồ nguyên lý chỉ để giải thích sự làm
việc của một vài khâu nào đó của hệ thống tự động điều khiển
Sơ đồ lắp ráp: giới thiệu vị trí lắp đặt thực tế của các thiết bị, khí cụ trong tủ
điều khiển và ở các bộ phận khác của máy, chỉ rõ các đường dây nối giữa các thiết
bị, khí cụ điện dựa trên kết cấu và đặc điểm làm việc của máy; máy đơn giản, có
thể đặt tất cả ở một chỗ, máy phức tạp thường được bố trí tại 3 nơi:
- Các động cơ điện, rơle tốc độ, công tắc hành trình… được bố trí tại máy
- Các khí cụ tự động như rơle điện áp, áptômát, khởi động từ, biến áp,
chỉnh lưu, khuếch đại từ v.v…đặt trong tủ điện
- Các khí cụ cần quan sát như: đồng hồ chỉ thị, đèn tín hiệu, nút ấn khoá
điều khiển, có khi cả cầu dao, biến trở tay quay cũng được bố trí trên bảng điện
khống chế
1.2 Phân loại mạch điện:
Hệ thống điện của máy hiện đại thường khá phức tạp, hơn nữa các máy trong công
nghiệp lại gồm nhiều loại, nhiều kiểu và nhiều cỡ do đó sơ đồ mạch điện của
chúng rất đa dạng Để theo dõi cũng như đọc và phân tích mạch điện của máy dễ
dàng, người ta chia sơ đồ mạch điện làm 2 phần: Mạch động lực (mạch chính) và
mạch điều khiển (mạch khống chế hay mạch phụ)
a/ Mạch động lực:
Bao gồm mạch phần ứng của các máy điện một chiều, mạch roto, stato máy điện
xoay chiều, mạch ra của các bộ biến đổi động lực v.v… Mạch chính và các phần tử
trong mạch chính được vẽ bằng nét đậm
b/ Mạch điều khiển:
Bao gồm mạch của các cuộn dây, công tắc tơ, rơle, nút ấn điều khiển, các khí cụ
chỉ huy, mạch khống chế khuếch đại từ, phát tốc,… kể cả các mạch tín hiệu hoá và
Trang 3365
1.3 Phương pháp chung để đọc và phân tích mạch điện:
a/ Khái niệm: Đọc mạch điện để làm gì?
•Hiểu được ký hiệu của các phần tử điện, chức năng, nhiệm vụ của các phần tử khí
cụ điện có trong mạch
•Nguyên lý hoạt động của mạch, từ đó nắm bắt được yêu cầu công nghệ của mạch
điện
•Rút ra được những đặc trưng, những ưu khuyết điểm chính khi làm việc, lắp đặt,
điều khiển, bảo vệ và thay thế sửa chữa mạch, giúp cho việc phát hiện sự cố hư
hỏng, đoán nhận vùng xảy ra và đề ra biện pháp khắc phục một cách đúng đắn,
nhanh chóng
b/ Các bước tiến hành khi đọc và phân tích:
Đọc và hiểu yêu cầu công nghệ của máy
Phân tích các phần tử khí cụ điện: nhóm bảo vệ, nhóm điều khiển, nhóm cơ cấu
chấp hành
Hoạt động của sơ đồ: khởi động, dừng, đảo chiều quay, thay đổi tốc độ
Phân tích, thay thế cho tối ưu, ưu nhược điểm
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN THƯỜNG GẶP
Sơ đồ 1: Sơ đồ khởi động động cơ KĐB ro to lồng sóc quay
một chiêu mở máy trực tiếp
Trang 34CHƯƠNG 2: MỘT SỐ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN THƯỜNG GẶP
67
a/ Phân tích mạch điện:
Phần tử bảo vệ: cầu chì, cầu dao, rơ le nhiệt
Cầu dao CD: bảo vệ bằng tay, đóng ngắt mạch điện
Cầu chì CC1 và CC2: bảo vệ quá tải, ngắn mạch
Rơ le nhiệt RN: bảo vệ quá tải dài hạn
Cơ cấu chấp hành: động cơ không đồng bộ roto lồng sóc
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN THƯỜNG GẶP
b/ Nguyên lí hoạt động:
Khởi động: đóng cầu dao CD, nhấn nút M, mạch điều khiển
được cấp nguồn từ 2 trong 3 pha của nguồn 3 pha Cấp điện
cho cuộn hút K, các tiếp điểm thường mở của K sẽ đóng lại
Tiếp điểm K mắc song song với nút M sẽ duy trì nguồn cấp
cho cuộn hút K, tiếp điểm K ở mạch lực sẽ đóng lại cấp
nguồn 3 pha cho động cơ Khi đó động cơ được khởi động
trực tiếp với nguồn xoay chiều 3 pha Khởi động moment
máy từ Mmm và di chuyển theo đường đặc tính đến điểm làm
việc
Dừng máy: ấn nút D, ngắt điện vào cuộn hút K, các tiếp điểm
nhả ra ngắt nguồn 3 pha ra khỏi động cơ
Trang 35Sơ đồ 2 : Khởi động động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha,
đổi nối
69
a/ Đấu nối cuộn dây trong Stato:
Cách đấu và
Trang 36b/ Phân tích mạch điện:
thay đổi cách đấu nối cuộn dây trong Stato làm thay
đổi điện áp, dòng điện khi khởi động động cơ
Rth rơ le thời gian: định thời gian chuyển đổi từ cách nối Sao
sang Tam giác
c/ Nguyên lí hoạt động:
Khởi động:
Dừng máy:
Bảo vệ:
Bảo vệ quá tải, ngắn mạch, điện áp thấp và điện áp không Ngoài ra để tránh hai
công tắc tơ K và K tác động đồng thời sẽ gây ra ngắn mạch giữa các pha, các
cuộn dây công tắc tơ được khoá chéo về điện
71
Sơ đồ 3 : Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ quay 2 chiều
Trang 37Sơ đồ 3 : Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ quay 2 chiều
73
Mở máy:
Khi ấp nút MT, công tắc tơ KT có điện sẽ tác động và nối mạch lực
cấp điện cho động cơ quay thuận Động cơ mở máy quay thuận theo
đặc tính cơ 1 từ điểm A tới điểm làm việc LV
Dừng máy:
Muốn dừng máy ấn nút D động cơ dừng tự do
Đảo chiều quay:
Phát triển bài toán:
1/ Mạch điều khiển động cơ không đồng bộ, có khả năng dừng, khởi
động (có đèn báo)
2/ Mạch điều khiển động cơ điện một chiều, có khả năng dừng, khởi
động (có đèn báo) và đảo chiều quay
3/ Thiết kế mạch điều khiển động cơ xoay chiều 3 pha, quay 2
chiều thỏa mãn: quay thuận nối Sao, quay nghịch nối Tam giác
Sơ đồ 4 : Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ quay 1 chiều
2 cấp tốc độ
Trang 38Sơ đồ 4 : Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ quay 1 chiều
2 cấp tốc độ
75
p
f
Sơ đồ 4 : Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ quay 1 chiều
2 cấp tốc độ
Trang 39Sơ đồ 4 : Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ quay 1 chiều
2 cấp tốc độ
77
Sơ đồ 4 : Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ quay 1 chiều
2 cấp tốc độ
Trang 40Sơ đồ 4 : Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ quay 1 chiều
Sau khi ấn nút M, công tắc tơ K tác động và đóng mạch lưới
điện chuẩn bị cấp điện cho stato động cơ
Khi cần chạy chậm, ấn nút Mch, công tắc tơ K1 tác động sẽ nối
các cuộn dây của stato vào lưới điện theo sơ đồ Tam giác (Sao)
Khi cần chạy nhanh, ấn nút Mnh, các công tắc tơ K2, K3 tác
động sẽ nối các cuộn dây stato vào lưới điện theo sơ đồ hai sao
tương ứng
Đặc tính cơ khi làm việc như hình vẽ d Các cuộn hút công tắc
tơ K1, K2 và K3 được khóa chéo cả về điện và về cơ