Cấu tạo và nguyên lý làm việc của mạch điều khiển

KHÁI NIỆM Quạt được áp dụng loại động cơ 1 pha tụ ngâm,thường thực hiện để điều chỉnh cho quạt người tadùng cuộn số, cuộn số thường nằm chung với cuộnkhởi động, mục đích để khử từ trường

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG TRUNG HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỨC MINH

II Nội dung tính toán thuyết minh:

Đề tài A: Cấu tạo và nguyên lý làm việc độngcơ

Nguyên lý làm việc

Đề tài B: Cấu tạo và nguyên lý làm việc củamạch điều khiển

Hư hỏng và sự cố khắc phục

III Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

Đà Nẵng, tháng 3 năm

2005

Trưởng Khoa

Lời Nói ầu Đ

Ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi ngành mọi lĩnh vực trong kỹ thuật và phục vụ nhu cầu đời sống của con người Điện năng ngày càng được chú trọng phát triển vì có ưu điểm hơn so với các dạng năng lượng khác Công suất điện năng với những nguồn công suất lớn truyền tải điện năng đi xa, phân phối đến nơi tiêu thụ ở tận vùng xa vùng sâu, nơi hải đảo với tổn hao nhỏ Điện năng tương đối dễ dàng biến đổi sang các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, hoá năng Điện năng rất quan trọng cho cơ khí hoá, điện khí hoá, tự động hoá là thành phần không thể thiếu được trong sản xuất sinh hoạt hiện nay.

Được tự thập tại trường em thực hiện được những công dụng một trong những ưu thế điện năng là sử dụng từ trường sinh ra do dòng điện xoay chiều để tạo thành momen quay cho trục động cơ.

Hai năm học đã trôi qua và sắp phải xa trường, xa lớp không có gì hơn em xin cảm ơn các thầy cô, các bạn cùng toàn thể nhà trường đã dạy dỗ và hướng dẫn, giúp đỡ em trong 2 năm học qua Giúp cho em có những kiến thức cơ bản, một nền tảng vững chắc trong lĩnh vực mà em đang theo học tại trường Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn và chúc các thầy cô cùng toàn thể nhà trường sức khoẻ và hạnh phúc.

Xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 3 năm 2005

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tiến Nam

Phần I

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI A: ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT

ỨNG DỤNG TRONG SINH HOẠT CỦA DÂY QUẤN QUẠT BÀN

I KHÁI NIỆM

Quạt được áp dụng loại động cơ 1 pha tụ ngâm,thường thực hiện để điều chỉnh cho quạt người tadùng cuộn số, cuộn số thường nằm chung với cuộnkhởi động, mục đích để khử từ trường trên stato, cuộnsố đặt chung với cuộn làm việc nó làm nhiệm vụ cảndòng điện qua cuộn làm việc làm quạt quay chậm lại

II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA QUẠT BÀN

1 Cấu tạo:

Gồm có 2 phần chính: Phần cố định và phần quay

a: Phần cố định: Gồm có lõi thép, cuộn dây

quấn và hộp số

Lõi thép: được chế tạo bởi các lá thép kỹ thuật(tôn silic) có bề dày tối đa là 0,5mm các lá thép lậpthành hình xuyến bên trong có làm các rãnh chúng đượcghép định hình với nhau để tạo thành các rãnh bên tronghình trục

Dây quấn: dây quấn stato là dây điện từ (dây đồngcó bọc bên ngoài một lớp vẹtni cách điện mỏng) dâyquấn thường có tiết diện tròn được đặt trong các rãnhtheo quy luật dây quấn một pha

Khi cho dòng điện xoay chiều qua bộ dây thì sẽ tạonên một từ trường quay có tốc độ n1 gọi là tốc độđồng bộ tuỳ theo tiết diện và số vòng dây ta có dòngđiện định mức, điện áp định mức của bộ dây

Quạt bàn có 3 cuộn dây:

 Cuộn làm việc : có s = 0,18mm 800vòng (gồm 4 bối)

 Cuộn khởi động : có s = 0,11mm 600vòng (gồm 4 bối)

 Cuộn số có 2 cuộn s1 và s2 có s = 0,11mm

mỗi cuộn có 4 bốivà 100 vòng

Hộp số: thường cuộn số đặc trong cuộn làm việchoặc trong cuộn khởi động, nếu cuộn khởi động nhằmmục đích khử từ trên stato khi làm việc quạt quaychậm lại có tác dụng như cuộn kháng

1.

Lõi thép stato

2.

Trục roto

b Phần quay: Lõi thép roto trục máy và cánh quạt

Lõi thép: được làm bằng miếng tôn silic ghép lạidày 0,5mm mỗi miến tôn là hình tròn có dập các lỗxung quanh ngoài để gắn các lõi nhôm hoặc đồng ở

giữa có dập lỗ tròn để gắn trục máy, sau khi ghép tacó lõi thép hình trụ có tâm lỗ xuyên qua vòng ngoài.

Trục máy: được làm bằng thép có hình trụ có tácdụng để gắn cánh quạt

Cánh quạt được làm bằng nhựa thường có 3cánh

2 Nguyên lý làm việc của động cơ 1 pha:

Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây stato thì bộ dâyquấn sẽ tạo nên từ trường quay có chiều giống nhưchiều kim đồng hồ Các cạnh nhôm của roto đối xứngqua trục máy bị tác dụng bởi từ trường quay (từtrường cảm) nên sinh ra dòng điện cảm ứng, dòng điệncảm ứng này có chiều ngược nhau Ta xét 2 cạnh nhômđối xứng qua trục có chiều dòng điện cảm ứng ngượcnhau nên tạo ra các lực điện từ nghịch nhau Tại 2cạnh dây nay tạo ra một momen quay tổng hợp và kếtquả các cạnh nhôm quay theo chiều kim đồng hồ

Gọi tốc độ quay của roto là n đó là tốc độ củađộng cơ điện Ta có tốc độ n của động cơ điện luôn luônnhỏ hơn tốc độ từ trường quay (n < n1) giả sử n = n1 thìcác cạnh dây nhôm đều chạy cùng lúc với từ trườngquay không có sự cắt giữa đường sức từ với các cạnhnhôm Coi như cạnh nhôm là từ trường không biến thiênnên trong cạnh nhôm không có dòng điện cảm ứng sinh

ra Do đó không có lực điện từ tác dụng vào cạnhnhôm không tạo nên momen quay, roto phải dừng lại lúcnày đường sức của từ trường quay lại lước trên cạnhnhôm tạo nên dòng điện cảm ứng và roto quay do đó tốcđộ roto quay không thể bằng tốc độ của từ trườngquay được, vì thế gọi là tốc độ không đồng bộ (n1

tốc độ đồng bộ)

Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốcđộ của động cơ gọi là tốc độ trược (n1)  n2 = n1 - n

Hệ số của tốc độ trược:

1 1 1

2

n

n n n

Hoặc lớn hơn cuộn dây làm việc và cuộn dây khởiđộng thường được quấn bằng các bối dây đấu lạimỗi bối dây là một cực từ

Góc lệch là I KD , I LV lệch pha  =  l -  k

Góc lệch pha ILV - IKD lệch pha  = 1 + k

KD

III CÁC YÊU CẦU, CÔNG THỨC TÍNH TOÁN, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

Sơ đồ dây quấn quạt bàn:

1 Các yêu cầu:

Điện áp đặt vào U = 110V, 220V

Bộ dây phải được đặt trong lõi thép stato

2 Công thức tính toán và ký hiệu:

Đối với dây quấn bước đủ: T  ' 2zp (khoảng)

Khoảng cách giữa cuộn làm việc và cuộn khởiđộng

2

z '

T  (khoảng)Số cực từ

n

f 120 p

2 Với: n - tốc độ quay roto

b Xác định đầu dây và đấu vận hành:

Trong trường hợp 5 đầu dây ra của quạt bị mất kýhiệu để đấu vận hành quạt ta có các cánh sau:

 Bước 1: đánh số thứ tự 1, 2, 3, 4, 5 vào 5 đầudây

 Bước 2: dùng đồng hồ đo () đo từng trị số ômcủa từng cặp dây có 10 trị số ôm

Ga lết bấm

Đèn Tụ

Xác định dây số 2:

Trong 10 trị số ôm ta chọn ra 2 trị số nhỏ nhất (vídụ) R14, R15 thì khi đó dây có số thứ tự chung sẽ là số2

Xác định dây KĐ và LV

Lấy dây số 2 làm chuẩn đo vào 2 dây thứ tự cònlại dây nào cho trị số ôm lớn là dây khởi động dây cònlại là dây làm việc

Xác định dây số 1 và số 3:

Lấy dây KĐ làm chuẩn đo 2 dây thứ tự còn lại dâynào cho trị số ôm là dây số 3 dây nào cho trị số ôm nhỏlà dây số 1

c Nguyên tắc điều chỉnh tốc độ thích hợp với các

loại quạt máy điều chỉnh tốc độ quay của động cơđiện này có thể điều chỉnh trong phạm vi có độ trướcvà thay đổi từ (0,1 - 0,25)

Có 4 phương pháp điều chỉnh:

 Dùng máy biến áp tự ngẫu

 Dùng cuộn kháng

 Dùng cuộn dây tốc độ

 Đấu nối các bối dây làm việc

Sơ đồ đấu dây quạt bàn có cuộn số khung KĐ

Z = 16 2p = 4

Thay đổi khi quấn dây lại

N = 220V = 1,8N110 nhưng đồng thời người ta tẩm sấyrất cẩn thận

Thay đổi điện áp 110V - 220V khi có một cuộn làmviệc 110V và có hộp số

LV

Thay đổi quạt (220V - 110V)

IV CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ THỰC HIỆN QUẤN QUẠT BÀN

1 Vẽ sơ đồ dây quấn của quạt:

- Dây làm việc

- Dây khởi động

2 Làm sạch rãnh, sửa rãnh stato và lốt cách điện rãnh

3 Làm khuôn dây

4 Quấn dây làm việc và vô dây làm việc cho ra 2 đầu

7 Đấu các đầu dây lại cho ra 5 đầu dây, dây làm việc

và dây khởi động và cho ra các đầu dây số 1, 2, 3

Cách đấu cho ra 5 đầu dây:

1 - L

2 - K

3 nối 2' - 11' nối 4' - 33' nối 4 - 2

8 Lót cách điện giữa các bối dây và buộc lại bằng dây

gai

V HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC

1 Hư hỏng: mất ký hiệu 5 đầu dây ra của quạt

Cách khắc phục: trang 9 (cách xác định 5 đầu dây bịmất ký hiệu)

2 Tụ điện bị hỏng:

Cách khắc phục ta thay mới tụ điện

3 Quạt lúc khởi động bị chạy chậm lại ỳ ạch hoặc không chạy:

Cách khắc phục: ta xem lại tụ điện hoặc trụcđộng cơ có bị côn, khuyết hay không ta chỉ cần thay trụchoặc tụ điện

VI CÁC SỰ CỐ KHI QUẤN DÂY

Trong quá trình tính toán, vận hành, và bảo quảnsửa chữa ta phải thực hiện cẩn thận hoặc trong quátrình tính toán và dây quấn quạt bàn có cuộn số chungkhởi động ta phải quấn liên tiếp để tránh nhầm lẫn taphải đánh dấu đầu dây

Để thực hiện một cách tốt nhất trong quá trìnhquấn quạt ta phải luôn luôn kiểm tra và cẩn thận đểtránh phải chạm vỏ dễ dẫn đến cháy quạt và không antoàn cho người sử dụng

VII KẾT LUẬN

Động cơ một pha tụ ngâm được sử dụng với côngsuất nhỏ cụ thể là quạt bàn có cuộn số được ápdụng rộng rãi trong thực tiễn cuộc sống, tuy nhiêntrong quá trình sử dụng quạt bàn phải biết cách bảoquản và sử dụng đúng cách quy định không để động cơquá tải, không để xảy ra va chạm giữa các vòng dây, bốidây với nhau Dây quấn quạt có những ưu điểm vànhược điểm như sau:

- Ưu điểm: dễ thay thế dễ sử dụng, đầu tư íttốn kém giá thành hạ Bó dây hẹp, động cơ vận hành

Phần II

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI B: ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT

ỨNG DỤNG CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 3 PHA CÔNG SUẤT LỚN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

DÙNG CUỘN KHÁNG

I KHÁI NIỆM

Những động cơ có công suất lớn hơn 7kw là động cơcông suất lớn khi mở máy dòng điện tăng lên từ 5 đến 7lần so với dòng điện định mức, với dòng điện này làmcho điện áp hệ thống mạng điện bị giảm dẫn đếnảnh hưởng các phụ tải khác chủ yếu là phụ tải mộtpha Chính vì thế mà người ta đặt ra yêu cầu phải giảmdòng điện mở máy, để thực hiện như vậy người tasử dụng các phương pháp sau:

- Chuyển đổi sao tam giác

- Dùng biến áp tự ngẫu

- Dùng cuộn kháng bão hoà

II CẤU TẠO

Cầu dao 3 pha

CC

Cầu chìTiếp điểm thường đóng của rơle nhiệtT               

       





HVTH: Nguyễn Tiến Nam Trang 15

2 Cấu tạo:

Gồm hai phần: Phần động lực và phần điều

khiển

a Phần động lực:

Gồm có cầu chì CC1, các tiếp điểm chính của k k1

và 3 cuộn kháng x Rơle nhiệt động cơ 3 pha

+ Cầu chì: là một loại khí cụ điện đơn giản dùngđể bảo vệ ngắn mạch cho các thiết bị động cơ điệnvà mạng điện Nó được làm bằng dây chì và được kéothành sợi, khi xảy ra ngắn mạch làm nóng chảy dây chìbảo vệ cho mạch điện

- Phần điện: dây dẫn điện, lưỡi dao, tiếp xúc tĩnhđược làm bằng vật liệu dẫn điện, người ta thườnglàm bằng đồng đôi khi làm bằng sắt.

- Phần cách điện: đế sứ, cần thao tác dùng làmvật liệu cách điện có độ cách điện cao

8 vít đấu dây không chế

9 phím cách điện

Rơle nhiệt là thiết bị dùng để bảo vệ cho động cơkhi động cơ quá tải

Mạch động lực cần bảo vệ quá tải được mắcnối tiếp với phần tử đốt nóng Khi có dòng điện quacuộn đốt nóng tăng lên cao so với dòng điện định mức(quá tải) làm cho lưỡng kim số 2 bị đốt nóng cong lênphía trên (không thể cong xuống phía dưới vì hệ số dãnnở nhiệt của số 2 và số 9 khác nhau 2 > 9) Tác độngvào cần số 3 làm mở ngằm khoá giữ 9 với 3 làm mởtiếp điểm số 7 bảo vệ được cho mạch điện

Các ứng dụng cụ thể:

b Mạch điều khiển:

Gồm cầu chì CC2, tiếp điểm thường mở đóngchậm của rơle thời gian và tiếp điểm thường đóng củarơle nhiệt, công tắc tơ k và k1, cuộn dây rơle thời gian, nútấn thường đóng thường mở

- Nút ấn dùng để đóng ngắt mạch ở lưới điện hạáp, nút ấn dùng để điều khiển các công tắc tơ, rơle đểchuyển mạch tín hiệu bảo vệ sử dụng, sử dụng phổbiến là dùng trong mạch động cơ để mở máy và dừngmáy

Có 3 kiểu nút ấn: nút ấn thường đóng, nút ấnthường hở và nút ấp thường kép

- Nút ấn thường đóng: có tác dụng là ngắt nguồnđiện làm cho động cơ ngừng hoạt động

- Nút ấn thường hở: có tác dụng khi ấn xuống làmđóng nguồn điện lại cấp nguồn điện cho mạch chođộng cơ

- Nút ấn kép: là kết hợp giữa nút ấn thường đóngvà nút ấn thường hở

1 cuộn dây 5 lò xo kép

3 nắp phần ứng 7 tiếp điểm phụ

4 bộ phận truyền động

Phần chính của công tắc tơ là cuộn điện tử K vàhệ thống tiếp điểm Khi K không có điện thì lò xo số 5kéo lại làm mở nắp phần ứng với lõi thép, khi K cóđiện lò xo 5 bị dãn ra chuyển động xuống dưới cặptiếp điểm chính và một cặp tiếp điểm phụ số 7 cũngđóng lại và một phần khác bị mở ra

Khi tắc nguồn điện ở cuộn dây số 1 nắp số 3 bịngả ra, cần số 4 chuyển động lên trên và tiếp điểmchính số 6 mở ra một phần tiếp điểm phụ số 7 đónglại và một phần mở ra

- Rơle thời gian:

1 cuộn dây

2 lõi thép tĩnh

3 lõi thép động

4 tiếp điểmthường hởđóng chậm

5 vòng ngắnmạch

điểm số 4 đồng thời làm xuất hiện trong vòng ngắnmạch số 5 có một suất điện động cảm ứng Khi mấtnguồn cung cấp cho cuộn dây số 1 nhưng lõi thép độngsố 3 không thể mở ngay ra được nhờ vòng ngắn mạchduy trì từ thông, từ thông cậm pha so với từ thông chínhmột góc 900 nên tiếp điểm số 4 sẽ được mở chậm saumột thời gian được chỉnh định.

III NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Cấp nguồn ba pha cho mạch điện, đóng cầu dao CDmạng điện lúc này vẫn chưa có điện ta ấn nút on (3-5)cuộn dây công tắc tơ k có điện đóng các tiếp điểm Kthường hở bên mạch động lực và đóng tiếp điểm k (3-5) ở mạch điều khiển đồng thời công tắc tơ rơle thờigian RTH có điện Sau một thời gian chỉnh định của rơlethời gian RTH thì tiếp điểm thường mở đóng chặn (2-4)của RTH đóng lại cúp điện cho cuộn dây công tắc tơ K1

có điện đóng ba tiếp điểm thường mở trong mạch độnglực loại cuộn kháng X ra khỏi mạch động lực Động

cơ tiếp tục tăng tốc độ làm việc ứng với momen quaychấm dứt quá trình mở máy

Muốn động cơ dừng lại ta nhấm nút off (1-3) cắtnguồn cung cấp cho cuộn dây K và cuộn dây RTH cáctiếp điểm RTH, K, K1 mở ra dẫn đến mất điện mấtnguồn cung cấp 3 pha cho động cơ điện

Bảo vệ Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ

Cầu chì CC1, CC2 bảo vệ ngắn mạch cho mạchđiện

IV TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Để bảo vệ cho động cơ điện không bị phát nóng,quá tải lâu dài hay ngắn mạch thì chúng ta phải dùngáptomát, rơle nhiệt và chúng ta lựa chọn thiết bị bảovệ cho phù hợp

Yêu cầu: tính toán bảo vệ động cơ không đồng bộ

3 pha có công suất lớn 10kw điện áp 380V dòng điện 25Atrị số K = 4 - 8 tính toán lựa chọn thiết bị

Chọn rơle nhiệt với dòng điện điều chỉnh (Iđc)

Iđc = Iđm = Iu = 40A

 = 93ANếu bảo vệ bằng cầu dao tự động thì dòng điệntác dụng của rơle nhiệt tác động tức thời

Itd > 1,2 Ikd = 1,2 150 = 180A

Do Itd lớn nhất của rơle điện tử ứng với mọi chi tiếtdây dẫn nhất định cơ thể không quá 1,5 lần dòng điệncho phép cầu chì Dòng điện nhỏ nhất của cầu chì

Ta thay mới các linh kiện bị hư hỏng, sự cố

VI KẾT LUẬN

Hiện nay nền công nghiệp nước ta đang phát triển

vì thế các nhà máy xí nghiệp, các dây chuyền thiết bịmáy móc đa phần đều dùng mạch điện điều khiểnmột cách tự động hoá thông qua vi đồ mạch điệnđiều khiển

Mạch điều khiển dùng cuộn kháng là một trongnhững sơ đồ mạch được sử dụng rộng rãi và phổbiến nhất hiện nay vì có độ an toàn cao

VII TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Trong quá trình học tại trường

- Sách trang bị điện, khí cụ điện, cung cấp điện:tác giả Nguyễn Xuân Phú

VIII LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian hai năm học tại trường Trung họcKinh tế Kỹ thuật Đức Minh với sự giảng dạy nhiệt tìnhcủa thầy cô giáo, không ngại trả lời các câu hỏi của họcsinh chúng em và để cho chúng em có thể hoàn thànhtốt kỳ thực tập với đề tài này Vậy trong khi làm đềtài không tránh khỏi những thiết sót vậy kính mong cácthầy cô xem xét và góp ý cho đề tài này được hoànchỉnh hơn, em chân thành cảm ơn các thầy cô