Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề Nguội lắp rắp Trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN =-9876123456 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: ĐIỆN KỸ THUẬT NGHỀ: NGUỘI LẮP RẮP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ - TCDN ngày trường Cao đẳng Cơ giới) Quảng Ngãi, năm (Lưu hành nội bộ) tháng năm TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo nghề tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Hiện nay, với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, đặc biệt điện kỹ thuật, phát triển mạnh ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khoa học đời sống Đối với người thợ lắp ráp khí, ngồi việc sau trường sinh viên cần nắm kiến thức chuyên môn, học sinh cần trang bị cho số kiến thức chung điện kỹ thuật định Điện kỹ thuật môn học đời đáp ứng phần u cầu Trong mơn học trang bị cho học sinh số kiến thức điện, giúp học sinh hiểu kiến thức điện kỹ thuật Nội dung giáo trình biên soạn dựa giảng viên trường Cao đẳng Cơ giới dựa sở chương trình khung đào tạo ban hành, trường Cao đẳng Cơ giới với giáo viên có nhiều kinh nghiệm tham khảo nguồn tài liệu khác để thực biên soạn giáo trình Điện kỹ thuật phục vụ cho cơng tác giảng dạy Giáo trình thiết kế theo môn học thuộc hệ thống mơn học MH07 chương trình đào tạo nghề Nguội lắp rắp cấp trình độ trung cấp nghề dùng làm giáo trình cho học viên khóa đào tạo, sau học tập xong mơn học này, học viên có đủ kiến thức để học tập tiếp môn học, mô đun khác nghề Mặc dù cố gắng chắn không tránh khỏi sai sót, mong nhận ý kiến đóng góp người đọc để lần chỉnh biên sau giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Quảng Ngãi, ngày… tháng… năm Tham gia biên soạn Ngơ Thị Bích Tần Chủ biên ………………………… MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG Lời giới thiệu Mục lục Chương 1: Đại cương dòng điện 11 Chương 2: Máy phát điện 35 Chương 3: Động điện 42 Chương 4: Máy biến áp 52 Chương 5: Khí cụ điều khiển bảo vệ mạch điện 60 Tài liệu tham khảo 75 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học : ĐIỆN KỸ THUẬT Mã môn học: MH 07 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Là mơn học sở bố trí dạy từ đầu khóa học, trước học mơn chun mơn - Tính chất: Là môn học kỹ thuật sở bắt buộc - Ý nghĩa: giúp cho sinh viên có kiến thức kỹ thuật điện, góp phần vào học môn chuyên môn điện ô tô tốt hơn, nâng cao hiệu học tập - Vai trị: mơn học trang bị cho sinh viên khái niệm, nguyên lý môn kỹ thuật điện để ứng dụng vào môn học chuyên môn, ứng dụng vào thực tế - Đối tượng: Áp dụng cho học sinh trình độ Trung cấp nghề ngành Nguội lắp rắp Mục tiêu môn học: - Kiến thức: A1 Hiểu khái niệm mạch điện lực từ A2 Giải thích cấu tạo, nguyên lý hệ thống điện xoay chiều A3 Mơ tả kí hiệu, cơng dụng khí cụ điện đóng cắt bảo vệ - Kỹ năng: B1 Vận dụng kiến thức cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch xoay chiều B2 Vận dụng kiến thức khí cụ điện - Năng lực tự chủ trách nhiệm: C1 Chủ đô ̣ng, nghiêm túc ho ̣c tâ ̣p và cơng viê ̣c C2 Giữ gìn vệ sinh cơng nghiệp, đảm bảo an tồn cho người thiết bị Chương trình khung nghề Nguội lắp rắp: Mã MH, MĐ I MH 01 MH 02 MH 03 MH 04 MH 05 MH 06 II II.1 MH 07 MH 08 MH 09 MH 10 MH 11 MH 12 MH 13 II.2 MĐ 14 MĐ 15 MĐ 16 MĐ 17 MĐ 18 MĐ 19 MĐ 20 MĐ 21 MĐ 22 Tên môn học, mô đun Các môn học chung Chính trị Pháp luật Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng - An ninh Tin học Ngoại ngữ (Anh văn) Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Các môn học, mô đun kỹ thuật sở Điện kỹ thuật Cơ ứng dụng Vật liệu học Dung sai lắp ghép đo lường kỹ thuật Vẽ kỹ thuật Thiết bị khí Kỹ thuật an tồn bảo hộ lao động Các môn ho ̣c, mô đun chuyên môn Chuẩn bị cho lắp ráp vận hành thiết bị Gia công chi tiết dụng cụ cầm tay Gia cơng chi tiết có hỗ trợ máy Lắp ráp mạch điện Hàn điện Lắp ráp sửa chữa mối ghép ren, mối ghép then Tháo lắp, điều chỉnh sửa chữa ổ trục Tháo lắp điều chỉnh truyền bánh răng, truyền xích Tháo lắp điều chỉnh truyền đai, bánh ma sát Thời gian đào tạo (giờ) Trong Thực Tín Tổng Lý hành/thực Thi/ số tập/thí kiểm thuyế nghiệm/ tra t tập 12 255 94 148 13 30 15 13 15 1 30 24 2 45 21 21 45 15 29 90 30 56 67 1375 442 856 77 20 3 325 45 45 45 45 213 42 34 30 30 92 12 12 20 3 60 45 40 1050 30 30 27 20 232 15 27 14 18 754 13 57 90 30 55 60 20 36 60 60 60 12 10 13 44 46 43 4 60 15 41 90 18 68 90 18 68 3 47 3 3 4 MĐ 23 MĐ 24 MĐ 25 MĐ 26 MĐ 27 MĐ 28 Tháo lắp điều chỉnh cấu biến đổi chuyển động Lắp ráp điều chỉnh mối ghép máy Nâng hạ, vận chuyển thiết bị phương pháp thủ công giới Lắp đặt máy công cụ Lắp đặt đường ống Thực tập sản xuất Tổng 3 79 60 10 48 90 20 66 60 50 60 60 120 1630 15 12 15 536 41 44 101 1004 4 90 2.Chương trình chi tiết mơn học Số TT Tên chương, mục Tổng số Chương 1: Đại cương mạch điện 1.1.Mạch điện chiều 1.2.Các khái niệm dòng điện xoay chiều 1.3 Các khái niệm dòng điện xoay chiều ba pha 1.4 Cách đấu dây mạch điện xoay chiều ba pha Chương 2: Máy phát điện Nhiệm vụ, yêu cầu phân loại máy phát điện Cấu tạo nguyên lý làm việc máy phát điện chiều Cấu tạo nguyên lý làm việc máy phát điện xoay chiều Sơ đồ lắp đặt máy phát điện hệ thống điện Chương 3: Động điện 3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu phân loại động điện 3.2.Cấu tạo nguyên lý làm việc động điện chiều 3.3.Cấu tạo nguyên lý làm việc động điện xoay chiều 3.4 Sơ đồ lắp đặt động điện hệ 10 Thời gian (giờ) Thực Kiểm tra* Lý hành (LT thuyết Bài tập TH) 10 0 0 2 0 2 0 0 2 0 2 0 2 0 0 1 2 0 2 0 2 0 thống điện Chương 4: Máy biến áp 6 0 4.1 Nhiệm vụ, yêu cầu phân loại máy 1 0 biến áp 4.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy 2 0 biến áp 4.3 Sơ đồ lắp đặt máy biến áp hệ 3 0 thống điện Chương Khí cụ điều khiển bảo vệ mạch điện 11 10 5.1 Khí cụ điều khiển mạch điện 3 0 5.2 Khí cụ bảo vệ mạch điện 2 0 5.3.Mạch điện điều khiển máy phát điện 3 0 5.4 Mạch điện điều khiển động điện Tổng cộng 45 42 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết tính vào lý thuyết, kiểm tra thực hành tính thực hành Điều kiện thực mơn học: 3.1 Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ 3.3 Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình mơ động điện, máy biến áp 3.4 Các điều kiện khác: Không có Nội dung phương pháp đánh giá: 4.1 Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kỹ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập 4.2 Phương pháp: Người học đánh giá tích lũy mơn học sau: 4.2.1 Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp ̣ chiń h quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh Xã hội - Hướng dẫn thực hiê ̣n quy chế đào tạo áp du ̣ng ta ̣i Trường Cao đẳ ng Cơ giới sau: Điể m đánh giá + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học Tro ̣ng số 40% 60% 4.2.2 Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp đánh giá tổ chức Thường xun Định kỳ Kết thúc mơn học Hình thức kiểm tra Chuẩn đầu đánh giá Viết/ Tự luận/ A1,C1 Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Viết Tự luận/ A2, A3, B1, B2, thực hành Trắc nghiệm/ C1 thực hành Vấn đáp Vấn đáp A1, A2, A3, B1, thực hành thực hành B2, C1,C2 mơ hình Số cột Thời điểm kiểm tra Sau Sau 19 Sau 45 4.2.3 Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần điểm thi kết thúc môn học chấm theo thang điểm 10 (từ đến 10), làm tròn đến chữ số thập phân - Điểm môn học tổng điểm tất điểm đánh giá thành phần môn học nhân với trọng số tương ứng Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến chữ số thập phân Hướng dẫn thực môn học 5.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Nguội lắp rắp 5.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 5.2.1 Đối với người dạy * Lý thuyế t: Áp du ̣ng phương pháp da ̣y ho ̣c tić h cực bao gờ m: Trình chiếu, thuyết trình ngắ n, nêu vấn đề, hướng dẫn đo ̣c tài liê ̣u, tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm… * Thực hành: - Phân chia nhó m nhỏ thực tập thực hành theo nô ̣i dung đề - Khi giải tập, làm tập: Giáo viên hướng dẫn chỗ cho nguời học - Sử dụng mơ hình, học cụ mơ để minh họa học, tập * Thảo luâ ̣n: Phân chia nhóm nhỏ thảo luâ ̣n theo nô ̣i dung đề * Hướn./>g dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng thành viên nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo u cầu nội dung học, nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép viết báo cáo nhóm 5.2.2 Đối với người học: Người học phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ học nhà trước đến lớp Các tài liệu tham khảo cung cấp nguồn trước người học vào học môn học (trang web, thư viện, tài liệu ) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực thực hành báo cáo kết - Tham dự tối thiểu 70% giảng tích hợp Nếu người học vắng >30% số tích hợp phải học lại mơn học tham dự kì thi lần sau - Tự học thảo luận nhóm: Là phương pháp học tập kết hợp làm việc theo nhóm làm việc cá nhân Một nhóm gồm 2-3 người học cung cấp chủ đề thảo luận trước học lý thuyết, tập Mỗi người học chịu trách nhiệm số nội dung chủ đề mà nhóm phân cơng để phát triển hoàn thiện tốt toàn chủ đề thảo luận nhóm - Tham dự đủ kiểm tra thường xuyên, định kỳ 61  Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập - Phương pháp:  Điểm kiểm tra thường xun: khơng có (hình thức: hỏi miệng)  Kiểm tra định kỳ lý thuyết: điểm kiểm tra  Kiểm tra định hành: khơng có (hình thức: thực hành) Nội dung chính: KHÍ CỤ ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐIỆN 1.1 Cầ u dao 1.1.1 Công dụng: Cầu dao loại thiết bị điện dùng để đóng, cắt dịng điện tay, đơn giản nhất, sử dụng mạch điện có điện áp 220 vôn điện chiều 380 vôn điện xoay chiều Cầu dao thường dùng để đóng, cắt mạch điện công suất nhỏ làm việc đóng cắt nhiều lần Nếu điện áp mạch điện cao có cơng suất trung bình lớn cầu dao làm nhiệm vụ cách ly đóng cắt khơng tải Sở dĩ cắt mạch, hồ quang sinh lớn, tiếp xúc bị phá huỷ thời gian ngắn dẫn đến phát sinh hồ quang pha, gây nguy hiểm cho người thao tác hỏng thiết bị 1.1.2 Phân loại + Phân loại theo kết cấu: Người ta phân loại cực, loại cực, loại cực loại cực + Phân loại theo dòng điện định mức: loại 15, 25, 30, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 350, 600, 1000A + Phân loại theo điều kiện bảo vệ: loại khơng có hộp loại có hộp che chắn + Phân loại theo u cầu sử dụng: loại có cầu chì bảo vệ loại khơng có cầu chì bảo vệ 1.1.3 Cấu tạo Lưới dao 1, đầu nối với tay cầm cách điện để đóng ngắt, cịn đầu lắp xoay chốt 5, với cực gá vào đế (hình 5.1) 62 Các cực nối với dây dẫn điện 6, cực đầu A không liên kết với dao thường để phía nối với dây điện nguồn, cực đầu B thường để phía nối với dây điện đến tải Để đảm bảo cắt điện tin cậy thiết bị dùng điện khỏi nguồn điện, Hình 5.1: Cấu tạo cầu dao chiều dài lưỡi dao phải đủ lớn (lớn 50cm) để an tồn đóng cắt, cần có biện pháp dập tắt hồ quang, tốc độ di chuyển lưỡi dao nhanh, thời gian dập tắt hồ quang ngắn, người ta thường làm thêm lưỡi dao phụ có lị xo bật nhanh cầu dao có dịng điện chiều lớn 30A 1.1.4 Nguyên lý hoạt động Cực đầu A thường nối với nguồn điện, cực đầu B thường nối với tải Khi ngắt cầu dao cực A có điện, cực B khơng có điện Khi đóng cầu dao dịng điện từ cực A qua lưỡi dao đến tải Ký hiệu cầu dao cực, cực (hình 5.2) Hình 5.2: ký hiệu cầu dao cực cực 1.2 Áptômát 1.2.1 Công dụng: áptômát thiết bị điện dùng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ tải, ngắn mạch, sụt áp, hồ quang dập khơng khí 1.2.2 Phân loại - Phân loại theo kết cấu: loại cực, cực, cực - Phân loại theo thời gian tác động: loại tác động không tức thời, loại tác động tức thời - Phân loại theo chức bảo vệ: loại bảo vệ dòng cực đại, dịng cực tiểu, bảo vệ cơng suất điện ngược, bảo vệ áp cực tiểu Để thực yêu cầu thao tác chọn lọc bảo vệ, áptơmát phải có khả hiệu chỉnh dòng tác động thời gian tác động 1.2.3 Cấu tạo Sơ đồ nguyên lý áptơmát bảo vệ dịng điện cực đại vẽ (hình 5.3) gồm: 63 Móc Cần Cuộn dây Tiếp điểm động Lò xo kéo Lò xo Cần phần ứng 1.2.4 Nguyên lý làm việc Ở trạng thái bình thường, sau đóng điện áptơmát giữ trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc khớp với Hình 3: Cấu tạo áp tô mát cần cụm với tiếp điểm động Khi mạch điện tải hay ngắn mạch, dòng điện chạy qua cuộn dây lớn, lực hút điện từ tăng lên thắng lực lò xo kéo phần ứng xuống làm nhả móc 1, cần tự do, tiếp điểm động áptômát mở lực lò xo 7, mạch điện bị cắt 1.3 Công tắ c điêṇ 1.3.1 Công dụng: Cơng tắc điện loại thiết bị điện đóng, cắt dòng điện tay đơn giản sử dụng nhiều hệ thống điện xoay chiều, chiều chiếu sáng gia đình, tơ, máy kéo Hình 5.4: Cơng tắc cực, cực 1.3.2 Phân loại Công tắc cực, cực, nhiều cực 1.3.3 Cấu tạo Hình 5.4A: Cấu tạo cơng tắc cực; Hình 5.4 B: Cấu tạo công tắc cực 1.3.4 Nguyên lý làm việc - Cơng tắc hai cực (hình 5.4A):Khi bật Hình 5.5: Công tắc nhiều cực công tắc K mở cắt điện từ a khơng nối với b Khi đóng cơng tắc K A nối với B - Cơng tắc cực ( hình 5.4B): Khi đóng cơng tắc K sang trái, a nối với c, không nối với b Khi đóng cơng tắc sang phải c nối với b, khơng nối với a Ngồi cịn có loại cơng tắc nhiều cực (hình 5.5) sử dụng phù hợp với yêu cầu sử dụng 1.4 Nút ấ n 1.4.1 Công dụng Là thiết bị điện để điều khiển từ xa (có khoảng cách) đóng cắt tự động mạch điện (mạch điện động điện, ) 64 1.4.2 Phân loại Có hai loại nút ấn: nút ấn thường mở nút ấn thường đóng 1.4.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc a Nút ấn thường mở: - Cấu tạo: Trên (hình 5.6) cấu tạo ký hiệu nút ấn thường hở (mở) Tiếp điểm động Tiếp điểm cố định Lò xo đẩy Hình 5.6: Cấu tạo ký hiệu Ký hiệu tiếp điểm thường nút ấn thường mở mở - Hoạt động: Khi ấn nút theo chiều mũi tên tiếp điểm đóng lại, nối mạch điện Khi bỏ tay ra, nhờ lò xo phản, tiếp điểm lại trở vị trí ban đầu hở mạch b Nút ấn thường đóng: - Cấu tạo: Trên (hình 5.7) cấu tạo ký hiệu nút ấn thường đóng, gồm: Hình 5.7: Cấu tạo ký hiệu nút ấn thường đóng Tiếp điểm động Tiếp điểm cố định Lò xo đẩy Ký hiệu tiếp điểm thương đóng - Hoạt động: Khi ấn nút theo chiều mũi tên tiếp điểm hở ra, cắt mạch điện Khi bỏ tay ra, nhờ lò xo phản, tiếp điểm trở vị trí ban đầu thường đóng 1.5 Bơ ̣ khố ng chế 1.5.1 Khái niệm khống chế truyền động điện Khống chế truyền động điện thực chất thay đổi thông số mạch điện cấp cho động theo quy luật để làm thay đổi chế độ làm việc động theo yêu cầu 1.5.2 Các chức hệ thống khống chế truyền động điện - Đóng cắt: q trình đưa phần tử động lực vào khỏi mạch điện thay đổi trạng thái làm việc hệ thống truyền động cầu dao, áptômát, công tắc tơ, khởi động từ, nút ấn, cơng tắc hành trình, khống chế huy, - Khống chế: nhằm bảo vệ q trình đóng cắt xảy thời điểm, trình tự yêu cầu Để thiết bị làm việc với tốc độ, dịng điện, mơ men, thời gian, trình tự 65 theo u cầu quy trình cơng nghệ địi hỏi Các khí cụ khống chế bao gồm: loại rơ le điện áp, dòng điện, tốc độ, thời gian, cơng tắc hành trình, - Bảo vệ: nhằm đảm bảo an toàn cho người thiết bị q trình sản xuất Chức bảo vệ khí cụ bảo vệ thực như: cầu chì, áp tơ mát, rơ le nhiệt, rơ le dòng điện, điện áp, 1.5.3 Các yêu cầu hệ thống khống chế truyền động - Phù hợp với quy trình cơng nghệ: động truyền động phải có đặc tính cơ, đặc tính điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính cấu sản xuất mà dẫn động Khai thác triệt để mặt công suất, hiệu suất - Kết cấu đơn giản, tác động tin cậy - Thuận tiện, linh hoạt điều khiển - Đơn giản cho kiểm tra phát cố - Tác động phân minh lúc bình thường lúc có cố - An toàn yêu cầu khác 1.5.4 Các bước khống chế truyền động điện - Tự động điều chỉnh trình mở máy trình đưa tốc độ động từ n = đến tốc độ làm việc theo yêu cầu máy sản xuất cho dịng điện mở máy nhỏ, mơ men mở máy lớn - Tự động điều chỉnh trình làm việc trì thơng số theo trình tự tính sẵn - Tự động điều chỉnh q trình hãm dừng máy, nhằm đẩy nhanh trình dừng máy để cao suất máy 1.5.5 Khống chế truyền động điện theo dòng điện a Nội dung nguyên tắc: + Dòng điện mạch phần ứng động xác định trạng thái mang tải động phản ánh trạng thái khởi động hay hãm động + Trong trình khởi động hay hãm dòng điện cần phải nhỏ trị số cho phép + Trong trình làm việc cần trì dịng điện số theo u cầu q trình cơng nghệ Như ta cần có rơ le dịng điện thiết bị làm việc có tín hiệu đầu vào dịng điện để khống chế hệ thống theo yêu cầu nói Khi dòng điện phần ứng đạt giá trị ngưỡng xác định điều chỉnh phát tín hiệu điều khiển hệ thống chuyển đến trạng thái làm việc theo yêu cầu b Sơ đồ ứng dụng: Khâu khởi động động chiều kích thích nối tiếp dùng điện trở phụ mạch phần ứng: Hình 5.8 gồm: + K, K1: cơng tắc tơ 66 + M: nút ấn thường mở + D: nút ấn thường đóng + RI: tiếp điểm thường đóng + RK: rơ le khố + RI: Rơ le dịng điện chọn theo điều kiện + Dòng điện tác động (dòng điện hút): Itđ < I1 + Dòng điện nhả: I nhả < I2 + I1, I2: xác định từ điều kiện khởi động + Rơ le RK gọi rơ le khoá, chọn theo điều kiện: thời gian tác động riêng RK lớn thời gian tác động riêng RI + Kết hợp điều kiện chọn cuaRI, RK đảm bảo cho điện trở phụ tham gia vào trình khởi động - Hoạt động: Hình 5.8: Khâu khởi động động chiều kích từ nối tiếp, khống chế theo dòng điện Khi ấn nút M, động nối vào mạch qua điện trở phụ Khi tốc độ động tăng, dòng điện phần ứng, giảm đến trị số nhả RI, tiếp điểm thường đóng RI đóng Cơng tắc tơ K1 có điện, ngắn mạch điện trở phụ để động tăng tốc đến tốc độ làm việc 1.6 Công tắ c tơ 1.6.1 Công dụng: Công tắc tơ điện từ loại thiết bị điện đóng cắt điện từ xa, tự động nút ấn mạch điện có tải điện áp đến 500V, dịng điện đến 600A 1.6.2 Phân loại - Phân loại theo dòng điện, cơng tắc tơ điện có cấp dịng điện thông dụng 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 350, 600A - Phân loại theo điện áp định mức cơng tắc làm việc: + Dịng chiều có loại: 110V, 220V, 440V + Dịng xoay chiều có loại: 127V, 220V, 380V, 500V 67 1.6.3 Cấu tạo, ngun lý làm việc Cơng tắc tơ điện có hai vị trí: đóng cắt Tiếp điểm giữ trạng thái đóng nhờ có dịng điện cuộn dây hút (cuộn điều khiển) cấu điện từ Trên hình 5.9 vẽ sơ đồ nguyên lý chung công tắc tơ điện từ Công tắc tơ điện từ có phận sau: - Cơ cấu điện từ - Hệ thống tiếp điểm -Hệ thống tiếp điểm phụ -Hệ thống dập hồ quang Trong sơ đồ hình 5.9 ta thấy phận bản: cấu điện từ cấu truyền động Cơ cấu truyền động gồm hệ thống tay đòn tiếp điểm động Cơ cấu truyền động phải có kết cấu hợp lý để giảm thời gian thao tác đóng, cắt, Hình 5.9: Cấu tạo cơng tắc điện tăng lực ép tiếp điểm giảm đựoc tiếng kêu va đập Cơ cấu điện từ Cơ cấu điện từ công tắc tơ gồm có mạch từ cuộn dây hút Mạch từ công tắc tơ điện xoay chiều lõi thép Hình 5.10: Sơ đồ ký hiệu công tắc tơ ghép thép kỹ thuật điện thường mở thường đóng điện có chiều dày từ 0,35mm đến 0,5mm để giảm tổn hao sắt từ dịng điện xốy Mạch từ có dạng hình chữ E chữ U, gồm phần: phần tĩnh (1) ghép chặt cố định phần động (2) nắp gọi phần ứng nối với tiếp điểm (3) qua hệ thống tay đòn (4) 68 Cuộn dây hút (5) có điện trở bé so với điện kháng Khi có dịng điện qua cuộn hút, lực điện từ hút nắp (phần động 2), thơng qua hệ thống tay địn, đóng tiếp điểm (3), trì vị trí đóng mạch điện cơng tắc điện (Hình 5.9) Ngun lý làm việc cơng tắc điện chiều tương tự trên, thường khác hình dáng kết cấu mạch từ tới tiếp điểm Công tắc điện chiều thường dùng mạch từ kiểu xupáp, có tiếp điểm động bắt chặt vào nắp Ngồi ra, sử dụng dịng điện chiều, nên mạch từ thường làm sắt từ mềm, cuộn dây thường có dạng hình trụ trịn, quấn sát vào lõi, lõi thép nóng trường hợp điện xoay chiều Hệ thống tiếp điểm Hệ thống tiếp điểm gồm tiếp điểm thường hở (mở) (ở trạng thái hở) tiếp điểm thường đóng (ở trạng thái đóng) chưa có tác động cuộn dây điều khiển (cuộn hút) Trên (hình 5.10a) vẽ vị trí tiếp điểm thường hở, thường đóng khơng có dịng điện vào cuộn dây điều khiển (hình 5.10b) vẽ ký hiệu cuộn dây công tắc tơ điện K tiếp điểm thường hở, tiếp điểm thường đóng KHÍ CỤ BẢO VỆ MẠCH ĐIỆN 2.1 Cầ u chi ̀ Cầu chì loại thiết bị điện dùng để bảo vệ thiết bị điện mạch điện tránh dòng điện (chủ yếu dòng điện ngắn mạch) Trong mạng điện ta thường thấy cầu chì bảo vệ dây điện cáp, bảo vệ đồ dùng điện gia đình, bảo vệ máy biến áp, động điện, Hai phần tử cầu chì là: dây chảy thiết bị dập hồ quang (phần tử dập hồ quang thường gặp cầu chì cao áp) Dây chảy phần tử quan trọng nhất, để cắt mạch điện có cố cách tin cậy, dây chảy cần thoả mãn số yêu cầu sau: - Khơng bị ơxy hố - Dẫn điện tốt - Nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp - Kim loại vật liệu - Quán tính nhiệt phải nhỏ Để giảm nhiệt độ tác động, người ta thường dùng biện pháp: - Dùng dây dẹt có chỗ thắt lại để giảm tiết diện - Dùng dây tròn, số đoạn hàn thêm số vảy kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp Cấu tạo cầu chì có loại sau: loại hở, loại vặn, loại hộp, loại kín khơng có cát thạch anh, loại kín ống có cát thạch anh 69 Cầu chì có đặc điểm đơn giản, kích thước bé, khả cắt (bảo vệ) lớn giá thành thấp, nên ngày ứng dụng rộng rãi 2.2 Rơ-le 2.2.1 Rơ le điện từ Rơle điện từ loại rơle điện cơ, làm việc theo nguyên lý điện từ Xét rơle điện từ có cấu tạo (hình 5.11) Khi cho dòng điện I vào cuộn dây nam châm điện 1, nắp nam châm điện chịu lực hút điện Fđt Khi dòng điện I lớn dòng điện tác động Iđt lực điện từ Fđt lớn Hình 5.11: Rơ re điện từ lực Flòxo lò xo 4, làm đóng tiếp điểm Khi dịng điện I nhỏ dòng điện trở Itv, lực Flòxo lớn lực điện từ Fđt rơle nhả, cắt tiếp điểm Nhược điểm rơle điện từ công suất tác động tương đối lớn, độ nhạy thấp Hiện người ta sử dụng vật liệu sắt từ để tăng độ nhạy rơle 2.2.2 Rơ le nhiệt Rơle nhiệt dùng để bảo vệ động điện mạch điện khỏi bị tải Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị số dịng điện, cần có thời gian để phát nóng Thời gian làm việc khoảng vài giây đến vài phút Rơle nhiệt có nguyên lý làm việc dựa vào tác dụng nhiệt dòng điện Loại rơle nhiệt thường gặp có phần tử phiến kim loại kép, cấu tạo từ kim loại, có hệ số giãn nở bé có hệ số giãn nở lớn Khi đốt nóng dịng điện I, Hình 5.12: Rơ le nhiệt dùng trực tiếp cho dòng điện qua dây điện trở bao quanh (hình 5.12) sơ đồ cấu tạo rơle nhiệt Bộ phận đốt nóng đầu đấu nối tiếp với mạch điện thiết bị cần bảo vệ (tự động cắt điện) Khi dòng điện chạy mạch tăng lên mức quy định (động điện bị tải) nhiệt lượng toả làm cho phiến kim loại kép cong lên phía (về phía kim loại có hệ số giãn nở nhỏ) Nhờ lực kéo lò xo 5, đòn bẩy quay mở tiếp điểm 2, làm cho mạch điện tự động cắt 70 điện Khi phận đốt nóng nguội đi, kim loại kép hết cong, ấn nút đưa rơle nhiệt vị trí cũ, tiếp điểm đóng 2.2.3 Hộp đấu dây Sơ đồ cấu tạo Hộp đấu dây (hình 5.13): thường chữa hộp kín thép để tránh mưa, gió Bên có cầu đấu điện vào, thiết bị đóng, cắt, điện áptơmát, cầu dao, cầu chảy, thiết bị đo đếm điện cầu đấu điện Độ lớn hộp phụ thuộc vào số cầu nối thiết bị đóng cắt 3.MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN Để truyền động cho cấu sản xuất có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, người ta dung mạch điện tổng hợp hai phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ: thay đổi từ thông thay đổi điện áp đặt lên phần ứng động cơ, sơ đồ hình 5.14 hệ thống máy phát - động đơn giản gọi tắt hệ thống F - Đ a) Giới thiệu sơ đồ nguyên lý: Trong sơ đồ: - DTr: động truyền lực, dùng để cung cấp động lực cho hệ thống: kéo máy phát máy kích từ Nó động điện áp đồng không đồng - F: Máy phát điện chiều, dùng cung cấp điện trực tiếp cho động - Đ: Động điện chiều đối tượng phảI điều chỉnh tốc độ dùng kéo cấu sản suất - CCSX: cấu sản suất, phụ tải động Đ - FX: máy kích từ, máy phát điện tự kích từ có từ dư lớn cung cấp điện cho cuộn dây kích từ máy phát động điện chiều - CKF, CKĐ, CKK: cuộn dây kích từ máy phát điện, động điện máy kích từ - Rkf , RkĐ , Rkk: điện trở mạch kích từ máy phát điện, động điện máy kích từ - CD: cầu dao hai lá, có hai vị trí đóng mạch dùng để đảo chiều điện áp đặt lên cuộn dây kích từ máy phát đồ mạch điều khiển động 71 b Khởi động hệ thống Việc khởi động hệ thống F - Đ tiến hành theo thứ tự sau đây: Trước hết khởi động động truyền ĐTr, ĐTr quay làm F FK quay rotor máy kích từ quay, dẫn quét qua từ trường tạo sức điện động điện áp ban đầu UK bé, ví dụ phân cực hình vẽ Điện áp UK tạo dịng điện kích từ IKK chạy mạch cuộn 0kk kích từ trở lại cho K Nhờ mà điện áp UK lớn lên dần đạt trị số định mức nhờ điện áp UK mà cn dây kích từ động CXĐ dịng điện I KĐ chạy qua Lúc cầu dao CD hở mạch Sau đóng cầu dao CD tăng dần dịng điện kích từ máy phát I KI dịng điện máy phát lớn lên dòng Iư tăng dần Do động Đ tốc độ đạt trị số định Quá trình khởi động kết thúc c) Điều chỉnh tốc độ Dựa vào phương pháp đặc tính tốc độ động điện chiều U R ω § = § - I - -§ KΦ§ KΦ§ ω§ = Trong đó: R +R EF - I - - F -§ KΦ§ KΦ§ (3-3) EF - sức điện động máy phát điện RưĐ , RưF - điện trở mạch cuộn dây phần ứng động điện máy phát điện ω0 = EF KΦ§ Tốc độ khơng tải lý tưởng hệ thống Qua phương trình 3-2 ta thấy muốn điều chỉnh tốc độ động phương pháp thay đổi điện áp đặt lên phần ứng (UĐ) ta phải thay đổi EF , thay đổi địên trở RKF mạch cuộn dây kích từ Ví dụ giảm tốc độ động cơ, ta tăng RKF , IKF giảm, F giảm; EF giảm nghĩa 0 giảm Nếu muốn có tốc độ động lớn tốc độ (tốc độ tốc độ động đường đặc tính ứng với U Đ = Uđm đ =  đm) Cho máy phát điện phát điện áp định mức giảm dần từ thông Đ động tức tăng trị số điện trở RKĐ mạch cuộn dây kích từ động MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 4.1 Mạch khởi động từ đơn 4.1.1 Sơ đồ Khởi động từ loại thiết bị điện dùng để điều khiển đóng cắt từ xa, đảo chiều quay bảo vệ tải (nếu có mắc thêm rơle nhiệt) cho động ba pha rotor lồng sóc Loại khởi động từ có cơng tắc tơ gọi 72 khởi động từ đơn, thường dùng để điều khiển đóng cắt động điện Khởi động từ có hai cơng tắc tơ gọi khởi động từ kép, dùng để khởi động điều khiển đảo chiều quay động điện Muốn khởi động từ bảo vệ ngắn mạch phải mắc thêm cầu chì Trên (hình 5.15) vẽ sơ đồ dùng khởi động từ đơn để đóng cắt điều khiển động điện Trên sơ đồ ký hiệu sau: - A, B, C, O mạch ba pha dây - CC cầu chì - 1RN, 2RN hai rơle Hình 15 nhiệt đặt pha Mạch khởi động từ đơn đóng ngắt động điện 1- Mạch động lực; 2- Mạch điều khiển - K cuộn dây công tắc tơ có bốn tiếp điểm thường mở (K1, K2, K3 mạch động lực, K4 mạch điều khiển) - D nút ấn thường đóng (nút dừng máy) - M nút ấn thường mở (nút mở máy) 4.1.2 Hoạt động - Mở máy: ấn nút mở máy M, dòng điện từ pha C qua cầu chì, qua D, M, K, tiếp điểm thường đóng 1RN, 2RN rơle nhiệt , trung tính O, cuộn dây K có điện, đóng tiếp điểm K1, K2, K3 cung cấp điện cho động Đồng thời đóng tiếp điểm K4 để tự khoá nút M (bỏ tay ấn nút M mạch điện trì qua tiếp điểm K4) - Muốn cắt động (dừng máy) ta ấn nút D, cuộn dây công tắc tơ K điện, Các tiếp điểm K1, K2, K3, K4 hở ra, động cắt khỏi nguồn điện - Bảo vệ động cơ: cầu chì CC bảo vệ ngắn mạch, hai rơle nhiệt bảo vệ tải 4.2 Sơ đồ mạch khởi động từ kép 4.2.1 Sơ đồ (hình 5.16) Các phận tương tự loại khởi động từ đơn KT,KN: tiếp điểm thường đóng RN1, RN2: rơ le nhiệt 73 4.2.2 Hoạt động Quay thuận: Ấn nút công tắc KT có điện đóng động vào lưới quay ngược, ấn nút MN, cơng tắc tơ KN có điện đóng động vào lưới đảo thứ tự hai ba pha điện áp đặt vào stator Các tiếp điểm thường đóng KT KN Đầu liền đầu để bảo vệ ngắn mạch hai pha, Hình 5.16: Mạch khởi động từ kép đóng ngắt bảo đảm muốn đảo chiều động điện quay động phải ấn nút dừng D, bảo vệ tải dùng rơ le nhiệt, ngắn mạch dùng cầu chì CC1, CC2 74 CÂU HỎI ÔN TẬP Nêu nhiệm vụ, yêu cầu phân loại máy biến áp? Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc máy biến áp pha? ký hiệu máy biến áp pha? Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc máy biến áp ba pha? cách dây máy biến áp ba pha? nêu tỷ số biến áp cách đấu dây? Trình bày sơ đồ lắp đặt máy biến áp pha, máy biến áp ba pha? Nêu công dụng, phân loại, cấu tạo nguyên lý hoạt động cầu dao, áp tômát, công tắc điện, nút ấn, cơng tăc tơ? Trình bày ngun lý hoạt động ứng dụng rơ le điện từ rơ le nhiệt? Trình bày nguyên lý hoạt động mạch điều khiển máy phát động cơ? 8.Trình bày nguyên lý hoạt động mạch điều khiển động điện? 75 Tài liệu tham khảo Khoa khí (2004), Giáo trình Kỹ thuật điện, Trường cao đẳng nghề khí nơng nghiệp Tổng cục dạy nghề (2012), Giáo trình Kỹ thuật điện, Tổng cục dạy nghề Lê Thị Thanh Hồng (2008), Giáo trình kỹ thuật điện, nhà xuất Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh PGS.TS Đặng Văn Hào, PGS-TS Lê Văn Doanh (2010), Giáo trình kỹ thuật điện, nhà XB Giáo dục Hồng Ngọc Văn (1999), Giáo trình điện tử, đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh trường Đại học sư phạm kỹ thuật Lê Thị Hồng Thắm (2009), Giáo trình Kỹ thuật Điện tử, thành phố Hồ Chí Minh