ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GIÁO TRÌNH TRANG BỊ ĐIỆN DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Chủ biên Th[.]
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GIÁO TRÌNH TRANG BỊ ĐIỆN DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Chủ biên: Th.S Trần Ngọc Bình TP HỒ CHÍ MINH – NĂM 2015 Kinh tế nước ta ngày phát triển, yêu cầu giải phóng sức lao động, nâng cao suất lao động đặt hầu hết lĩnh vực sản xuất kinh tế quốc dân Để giải phóng sức lao động nâng cao suất lao động thông qua đại hóa tự động hóa cơng cụ, thiết bị cơng nghệ sản xuất có vai trị quan trọng Trang bị điện môn học, đối tượng gồm u cầu cơng nghệ mà công cụ trang thiết bị, dây chuyền sản xuất đặt đòi hỏi cần cung ứng thiết bị điện để yêu cầu thiết bị, máy móc, dây chuyền sản xuất thỏa mãn Giáo trình “Trang Bị Điện” biên soạn nhằm đáp ứng phần yêu cầu cho sinh viên hệ cao đẳng qui chun ngành Điện Cơng Nghiệp học trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải thành phố Hồ Chí Minh Do lĩnh vực rộng mà khn khổ giáo trình, chúng tơi trình bày nội dung số lĩnh vực điển hình Tùy theo chuyên ngành đào tạo, giáo viên sinh viên sâu mở rộng chương sử dụng phần chương khác sát với nội dung đào tạo Giáo trình tài liệu tham khảo tốt sinh viên học sinh hệ cao đẳng nghề, trung cấp chuyên nghiệp công nhân sửa chữa điện Trong q trình biên soạn giáo trình này, chúng tơi nhận động viên góp ý Thầy cô nhiều bạn bè đồng nghiệp, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ to lớn mong nhận nhiều ý kiến đóng góp đơng đảo bạn đọc để giáo trình hồn thiện Nhóm biên soạn Trang bị điện Giáo trình MỤC LỤC Chương 1: Khái niệm chung hệ thống truyền động trang bị điện……… 1.1 Khái niệm…………………………………………………………………………………………… 1.2 Các dạng truyền động……………………………………………………………………………… 1.3 Các dạng truyền động máy cắt gọt kim loại……………………………………… Chương 2: Các khí cụ điện điện máy cơng nghiệp………………………………… 2.1 Khái niệm chung.…………………………………………………………………………………… 2.2 Công tắc……………………………………………………………………………………………… 2.3 Cầu dao………………………………………………………………………………………………… 2.4 Nút nhấn……………………………………………………………………………………………… 2.5 Công tắc tơ…………………………………………………………………………………………… 2.6 Rơ le nhiệt…………………………………………………………………………………………… 2.7 Rơ le thời gian……………………………………………………………………………………… 2.8 Rơ le trung gian…………………………………………………………………………………… 2.9 Bộ khống chế………………………………………………………………………………………… Chương 3: Nguyên tắc điều khiển tự động truyền động điện……………… 3.1 Khái niệm chung…………………………………………………………………………………… 3.2 Các nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hở……………………… 3.3 Nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu kín có mạch phản hồi tín hiệu đầu ra………………………………………………………………………………………… Chương 4: Những mạch điện điều khiển điện máy công nghiệp… 4.1 Các mạch điện mở máy…………………………………………………………………………… 4.2 Các mạch điện điều chỉnh bảo vệ……………………………………………………………… 4.3 Các mạch điện hãm máy………………………………………………………………………… Chương 5: Trang bị điện số máy điển hình…………………………………………… 5.1 Trang bị điện nhóm máy tiện……………………………………………………………… 5.2 Trang bị điện nhóm máy phay…………………………………………………………… 5.3 Trang bị điện nhóm máy khoan………………………………………………………… 5.4 Trang bị điện nhóm máy mài……………………………………………………………… 5.5 Trang bị điện điều khiển thang máy………………………………………………………… 5.6 Trang bị điện nhóm máy nâng vận chuyển………………………………………………… Tài liệu tham khảo……………………………………………………………………………………… 1 11 11 11 13 14 15 17 18 19 19 30 30 30 39 48 48 53 55 62 62 66 74 81 88 104 112 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Trang bị điện CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRONG TRANG BỊ ĐIỆN Mục tiêu: Trình bày nguyên lý truyền động hệ thống truyền động điện Phân loại dạng máy cắt gọt kim loại Trình bày dạng chuyển động máy cắt gọt kim loại 1.1 Khái niệm Hệ thống truyền động điện tổ hợp thiết bị điện, điện tử … phục vụ cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu công tác máy sản xuất, gia cơng truyền tín hiệu thơng tin để điều khiển trình biến đổi lượng theo u cầu cơng nghệ Cấu trúc chung: Hình 1.1: Mô tả cấu trúc chung hệ thống truyền động điện Trong đó: BBĐ: Bộ biến đổi ĐC: Động điện û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Trang bị điện MSX: Máy sản xuất R RT: Bộ điều chỉnh truyền động công nghệ K KT: Các đóng cắt phục vụ truyền động cơng nghệ GN: Mạch ghép nối VH: Người vận hành Cấu trúc hệ thống truyền động điện gồm phần chính: Phần động lực (Mạch động lực): Từ lưới điện nguồn điện cung cấp điện đến biến đổi (BBĐ) động điện (ĐC) truyền động cho phụ tải (MSX) Các biến đổi như: biến đổi máy điện (máy phát điện chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại), biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hòa), biến đổi điện tử, bán dẫn (chỉnh lưu Thyristor, điều áp chiều, biến tần transistor, thyristor) Động có loại như: động chiều, xoay chiều, loại động đặc biệt Phần điều khiển (Mạch điều khiển): gồm cấu đo lường, điều chỉnh tham số cơng nghệ, khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ cơng nghệ cho người vận hành Đồng thời số hệ thống truyền động điện khác có mạch ghép nối với thiết bị tự động khác với máy tính điều khiển 1.2 Các dạng truyền động Truyền động điện khơng điều chỉnh: thường có động nối trực tiếp với lưới điện, quay máy sản xuất với tốc độ định Truyền động điện có điều chỉnh: tùy thuộc vào u cầu cơng nghệ mà ta có hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh moment, lực kéo, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh vị trí Trong hệ hệ truyền động điện tự động nhiều động Theo cấu trúc tín hiệu điều khiển mà ta có hệ truyền động điện tự động điều khiển số, điều khiển tương tự, điều khiển theo chương trình… Theo đặc điểm truyền động ta có hệ truyền động điện tự động động điện chiều, động điện xoay chiều, động bước… Theo mức độ tự động hóa có hệ truyền động khơng tự động hệ truyền động tự û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Trang bị điện động Ngồi cịn có hệ truyền động điện khơng đảo chiều, có đảo chiều, hệ truyền động đơn, hệ truyền động nhiều động cơ… 1.3 Các dạng truyền động máy cắt gọt kim loại Máy cắt gọt kim loại dùng để gia công chi tiết kim loại cách cắt bớt lớp kim loại thừa, để sau gia cơng có kích thước, hình dạng gần u cầu (gia cơng thơ) thỏa mãn hồn tồn yêu cầu đặt hàng với độ xác định kích thước độ bóng cần thiết bề mặt gia công (gia công tinh) 1.3.1 Phân loại máy cắt gọt kim loại Máy cắt gọt kim loại gồm nhiều chủng loại đa dạng nhóm máy cắt, phân loại chúng dựa đặc điểm sau: 1.3.1.1 Theo đặc điểm trình công nghệ Đặc trưng phương pháp gia công máy,dạng dao cắt, đặc tính chuyển động … máy cắt gọt kim loại chia thành nhóm máy sau: Máy tiện Máy khoan doa Máy mài đánh bóng Máy phay Máy liên hợp Máy gia công ren, Máy bào, máy sọc máy chuốt Máy cắt gọt kim loại Một số máy đặc chủng 1.3.1.2 Theo đặc điểm trình sản xuất Máy vạn máy thực số phương pháp gia công khác máy tiện, khoan, bào… để gia công chi tiết khác hình dáng kích thước Máy chuyên dùng máy dùng để gia công chi tiết có hình dàng û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Trang bị điện khác kích thước Máy đặc biệt máy thực gia công chi tiết có hình dáng kích thước 1.3.1.3 Theo kích thước khối lượng chi tiết gia cơng máy Các máy bình thường gia cơng chi tiết có khối lượng tới 10.103kg Các máy cỡ lớn gia cơng chi tiết có khối lượng tới 30.103kg Các máy cỡ nặng gia cơng chi tiết có khối lượng tới 100.103kg Các máy siêu nặng gia cơng chi tiết có khối lượng lớn 100.103kg 1.3.1.4 Theo độ xác gia cơng Máy có độ xác bình thường Máy có độ xác cao Máy có độ xác cao 1.3.2 Các chuyển động dạng gia cơng điển hình máy cắt gọt kim loại Trên máy cắt gọt kim loại có hai loại chuyển động: chuyển động chuyển động phụ Chuyển động di chuyển tương đối dao cắt so với phơi để thực q trình cắt gọt Chuyển động chia thành hai dạng chuyển động: Chuyển động (chuyển động làm việc) chuyển động thực trình cắt gọt kim loại dao cắt Chuyển động ăn dao chuyển động xê dịch dao phôi (tùy thuộc vào loại máy) để tạo lớp phôi Chuyển động phụ chuyển động không liên quan trực tiếp đến trình cắt gọt, chúng cần thiết chuẩn bị gia công, nâng cao hiệu suất chất lượng gia cơng, hiệu chỉnh máy…Ví dụ di chuyển nhanh bàn dao phôi (trong máy tiện), nới – siết xà trụ (trong máy khoan cần), nâng hạ xà dao (trong máy bào giường) bơm dầu hệ thống bôi trơn, bơm nước làm mát… Chuyển động chuyển động ăn dao chuyển động quay chuyển động tịnh tiến dao cắt phôi û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Trang bị điện Trên hình 1.2 biểu diễn dạng gia cơng điển hình thực máy cắt gọt kim loại: Hình 1.2: Gia cơng điển hình máy cắt gọt kim loại Gia cơng máy tiện (hình 1.2a): n: Là tốc độ quay chi tiết (chuyển động chính) v: Vận tốc xê dịch dao cắt vào chi tiết (chuyển động ăn dao) Gia công máy khoan (hình 1.2b): n: Là tốc độ quay mũi khoan (chuyển động chính) v : Chuyển động tịnh tiến mũi khoan vào chi tiết (chuyển động ăn dao) Gia công máy phay (hình 1.2c): n: Tốc độ quay dao phay (chuyển động chính) v: Chuyển động tịnh tiến phôi (chuyển động ăn dao) Gia công máy mài trịn ngồi: (hình 1.2d): n: Tốc độ quay đá mài (chuyển động chính) v: Chuyển động tịnh tiến đá mài vào chi tiết (chuyển động ăn dao) Gia cơng máy bào giường (hình 1.2e): vt, vn: Chuyển động qua lại bàn (chuyển động chính), chuyển động di chuyển dao theo chiều ngang bàn (chuyển động ăn dao) û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Trang bị điện 1.3.3 Các thiết bị chuyên dụng dùng máy cắt gọt kim loại 1.3.1 Nam châm điện Thường dùng để điều khiển van thủy lực, van khí nén, điều khiển đóng cắt ly hợp ma sát, ly hợp điện từ dùng để hãm động điện Nam châm điện dùng máy cắt gọt kim loại nam châm điện xoay chiều có lực hút từ 10 đến 80N với hành trình phần ứng (lõi nam châm) từ đến 15mm Nguyên lý làm việc nam châm điện sau: cấp nguồn cho cuộn dây 2, xuất từ thơng khép kín theo mạch từ Sự tác dụng tương hỗ từ thơng dịng điện cuộn dây sinh lực kéo hút phần ứng vào sâu nam châm điện Thanh hướng dẫn có chức giảm hệ số ma sát phần ứng mạch từ, đảm bảo cho phần ứng khơng bị hút lệch Đặc tính quan trọng nam châm điện đặc tính (đặc tính lực kéo) Nó biểu phụ thuộc lực kéo sinh nam châm điện hành trình phần ứng F=f() Đặc tính biểu diễn hình F Đặc tính nam châm điện Hình 1.3: Cấu tạo nam châm điện; 1: Mạch từ; 2: Cuộn dây nam châm; 3: Thanh dẫn hướng; 4: Phần ứng (lõi nam châm); 5: vòng ngắn mạch 1.3.2 Bàn từ Dùng để cặp chi tiết gia công máy mài mặt phẳng Cấu tạo bàn từ gồm: hộp sắt non (1) với cực lõi (2), cuộn dây (3), bàn từ (4) có lót lót mỏng (5) vật liệu không nhiễm từ Khi cấp nguồn chiều cho cuộn û Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Trang bị điện dây, bàn trở thành nam châm với nhiều cặp cực: cực bắc N cực nam S Bàn từ cấp nguồn chiều (trị số điện áp 24, 48, 110 220V với cơng suất từ 100 ÷ 300W) từ chỉnh lưu dùng diod bán dẫn Sau gia công xong, muốn lấy chi tiết khỏi bàn phải khử từ dư bàn từ, thực cách đảo cực tính nguồn cấp cho bàn từ Hình 1.4: Cấu tạo bàn từ 1.3.3 Khớp ly hợp điện từ Dùng để điều chỉnh tốc độ quay, điều khiển động truyền động: khởi động, đảo chiều, điều chỉnh tốc độ hãm Khớp ly hợp điện từ khâu trung gian nối động truyền động với máy công tác cho phép thay đổi tốc độ động không đổi, thường dùng hệ truyền động ăn dao máy cắt gọt kim loại Đối với hệ truyền động ăn dao máy cắt gọt kim loại, u cầu trì momen khơng đổi toàn dải điều chỉnh tốc độ Về cấu tạo nguyên lý hoạt động, người ta phân biệt hai loại khớp ly hợp điện từ: khớp ly hợp điện từ ma sát khớp ly hợp điện từ trượt 1.3.3.1 Khớp ly hợp điện từ ma sát Khớp ly hợp điện từ ma sát gồm: thân ly hợp (3), cuộn dây (4), đĩa ma sát (8) (9), đĩa ép (10), giá kẹp (11) Tất phần tử kể gá lắp bạc lót (2) làm từ vật liệu khơng nhiễm từ bạc lót lắp trục vào (1) Nguồn cấp cho cuộn dây ly hợp cấp sau: cực âm nguồn nối với cực âm ly hợp 3, cực dương nguồn cấp qua chổi than vành trượt tiếp điện 6, vành tiếp điện cực dương nguồn thân ly hợp Nguyên lý làm việc khớp ly hợp ma sát sau: Khi cuộn dây cấp nguồn, tạo từ trường khép kín qua đĩa ma sát Từ trường tạo lực hút kéo đĩa û ... khảo……………………………………………………………………………………… 1 11 11 11 13 14 15 17 18 19 19 30 30 30 39 48 48 53 55 62 62 66 74 81 88 10 4 11 2 Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Giáo trình Trang bị điện CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ... đọc để giáo trình hồn thiện Nhóm biên soạn Trang bị điện Giáo trình MỤC LỤC Chương 1: Khái niệm chung hệ thống truyền động trang bị điện? ??…… 1. 1 Khái niệm…………………………………………………………………………………………… 1. 2 Các... Chương 5: Trang bị điện số máy điển hình…………………………………………… 5 .1 Trang bị điện nhóm máy tiện……………………………………………………………… 5.2 Trang bị điện nhóm máy phay…………………………………………………………… 5.3 Trang bị điện nhóm