BÀI 1: CÁC PHÂN TỬ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ. Giới thiệu: - Hệ thống trang bị điện – điện tử được sử dụng phổ biến trong các dây truyền sản xuất. Điều khiển, khống chế động cơ là vấn đề luôn luôn được giới chuyên môn quan tâm, tìm hiểu và giải quyết một cách tối ưu, đa năng và phổ dụng. - Đối với những người công tác trong lĩnh vực điện công nghiệp thì mảng kiến thức và kỹ năng về hệ thống trang bị điện dùng điều khiển, khống chế động cơ điện là một yêu cầu bắt buộc. Nó là tiền đề cho việc tiếp thu, thực hiện các mạch điều khiển bằng linh kiện điện tử hoặc điều khiển lập trình - Trong các loại động cơ điện, động cơ không đồng bộ (ĐKB) ba pha rô to lồng sóc là loại động cơ được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp hiện nay. Vì thế, vấn đề điều khiển khống chế loại động cơ này luôn là một trong những đối tượng nghiên cứu chính của lĩnh vực trang bị điện. - Đối với những người công tác trong ngành điện thì mảng kiến thức về lĩnh vực này là không thể thiếu. Nó là những kỹ năng vô cùng thiết thực đối với người thợ và là bước đi cơ bản để thực hiện các mạch tự động khống chế nâng cao hay các mạch điều khiển máy sản xuất ... Mục tiêu: - Phân tích được đặc điểm của hệ thống trang bị điện. - Vận dụng đúng các yêu cầu hệ thống trang bị điện khi thiết kế, lắp đặt. - Nhận biết được các phần tử điều khiển trong một hệ thống trang bị điện. - Mô tả được cấu tạo và giải thích được nguyên lý làm việc của các khí cụ điện điều khiển có trong sơ đồ. - Sửa chữa được hư hỏng thông thường của các khí cụ điện điều khiển. - Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và an toàn trong công việc. Nội dung bài học: 1. Đặc điểm của hệ thống trang bị điện Hệ thống trang bị điện các máy sản xuất là tổng hợp các thiết bị điện được lắp ráp theo một sơ đồ phù hợp nhằm đảm bảo cho các máy sản xuất thực hiện nhiệm vụ sản xuất. Hệ thống trang bị điện các máy sản xuất giúp cho việc nâng cao năng suất máy, đảm bảo độ chính xác gia công, thực hiện các công đoạn gia công khác nhau theo một trình tự cho trước. Hệ thống trang bị điện cần có: Các thiết bị động lực, các thiết bị điều khiển và các phần tử tự động. Nhằm tự động hoá một phần hoặc toàn bộ các quá trình sản xuất của máy, hệ thống trang bị điện sẽ điều khiển các bộ phận công tác thực hiện các thao tác cần thiết với những thông số phù hợp với quy trình sản xuất. Kết cấu của hệ thống trang bị điện: - Phần thiết bị động lực: Là bộ phận thực hiện việc biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng cần thiết khác phục vụ cho quá trình sản xuất. Thiết bị động lực có thể là: Động cơ điện, nam châm điện, li hợp điện từ trong các truyền động từ động cơ sang các máy sản xuất hay đóng mở các van khí nén, thuỷ lực, các phần tử đốt nóng trong các thiết bị gia nhiệt, các phần tử phát quang như các hệ thống chiếu sáng, các phần tử R, L, C, để thay đổi thông số của mạch điện để làm thay đổi chế độ làm việc của phần tử động lực... - Thiết bị điều khiển: Là các khí cụ đóng cắt, bảo vệ, tín hiệu nhằm đảm bảo cho các thiết bị động lực làm việc theo yêu cầu của máy công tác. Các trạng thái làm việc của thiết bị động lực được đặc trưng bằng: Tốc độ làm việc của các động cơ điện hay của máy công tác, dòng điện phần ứng hay dòng điện phần cảm của động cơ điện, Mômen phụ tải trên trục động cơ... Tuỳ theo quá trình công nghệ yêu cầu mà động cơ truyền động có các chế độ công tác khác nhau. Khi động cơ thay đổi chế độ làm việc, các thông số trên có thể có giá trị khác nhau.Việc chuyển chế độ làm việc của động cơ truyền động được thực hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển. Như vậy: Hệ thống khống chế truyền động điện là tập hợp các khí cụ điện và dây nối được lắp ráp theo một sơ đồ nào đó nhằm đáp ứng việc điều khiển, khống chế và bảo vệ cho phần tử động lực trong quá trình làm việc theo yêu cầu công nghệ đặt ra. 2. Yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp - Nhận và biến đổi năng lượng điện thành dạng năng lượng khác để thực hiện nhiệm vụ sản xuất thông qua bộ phận công tác. - Khống chế và điều khiển bộ phận công tác làm việc theo trình tự cho trước với thông số kỹ thuật phù hợp. - Góp phần nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả của quá trình sản xuất, giảm nhẹ điều kiện lao động cho con người. - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình sản xuất. 3. Các phần tử bảo vệ: 3.1. Cầu chảy: 3.1.1 Cấu tạo: 1. Nắp. 2. Võ. 3. Dây chảy Công dụng: Cầu chảy là một loại khí cụ dùng để bảo vệ cho thiết bị điện và tránh lưới điện khỏi dòng điện ngắn mạch Bản chất của cầu chảy là một đoạn dây dẫn yếu nhất trong mạch, khi có sự cố quá dòng, nhiệt sẽ làm đoạn dây này đứt ra đầu tiên. Cầu chì dùng bảo vệ thiết bị tránh khỏi dòng ngắn mạch. Bộ phận cơ bản của cầu chảy là dây chảy, dây chảy thường làm bằng các chất có nhiệt độ nóng chảy thấp. Với những dây chảy trong mạch có dòng điện làm việc lớn, có thể làm bằng các chất có nhiệt độ nóng chảy cao nhưng tiết diện nhỏ thích hợp. Dây chảy thường là những dây chì tiết diện tròn hoặc bằng các lá chì, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhôm hay đồng được dập, cắt theo các hình dạng như hình 1.2, dây chảy được kẹp chặt bằng vít vào đế cầu chảy, có nắp cách điện để tránh hồ quang bắn ra xung quanh khi dây chảy đứt. - Đối với dây chảy chì: Igh = (1,25 ÷ 1,45)Iđm. - Dây chảy hợp kim chì thiếc: Igh = 1,15Iđm. - Dây chảy đồng: Igh = (1,6 ÷ 2)Iđm. 3.2. Rơ le nhiệt: 3.2.1. Cấu tạo: 3.2.2. Công dụng: Rơ le nhiệt dùng để bảo vệ sự cố quá tải. Trong thực tế người ta thường gắn rơ le nhiệt phía sau công tắc tơ gọi là khởi động từ. 3.2.3. Nguyên lý làm việc: Khi có dòng quá tải qua phần tử đốt nóng nhiệt lượng sẽ tăng lên và làm nóng thanh lưỡng kim, thanh lưỡng kim uốn cong tác động làm thay đổi trạng thái bộ tiếp điểm. Để rơ le nhiệt trở lại trạng thái ban đầu cần nhấn vào nút nhấn hồi phục. 4. Các phần tử điều khiển: 4.1. Công tắc: Công tắc là khí cụ đóng - cắt bằng tay hoặc bằng tác động cơ khí ở lưới điện hạ áp, thường được dùng làm các khoá chuyển mạch để đóng cắt trực tiếp mạch chiếu sáng, mạch động lực có công suất nhỏ hay có loại chỉ dùng trong mạch điều khiển. Cấu tạo công tắc rất đa dạng song có chung nguyên lý là tiếp điểm động và tĩnh tiếp xúc hoặc không tiếp xúc nhau để nối thông hoặc cắt mạch điện tuỳ theo vị trí của công tắc. Số tiếp điểm của công tắc cũng khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng. Ngoài các công tắc thường dùng còn có một số công tắc chuyên dùng sau: 4.1.1. Công tắc chuyển mạch: a/. Cấu tạo Có các loại một pha và ba pha, được thiết kế dạng hộp thường sử dụng núm văn hoặc cần chuyển mạch.
Trang 1SỞ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘITRƯỜNG TRUNG CẤP KINH TẾ KỸ THUẬT BẮC NGHỆ AN
KHOA ĐIỆN
ĐỀ CƯƠNGMÔN HỌC: TRANG BỊ ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
Nghệ An, năm 2024
Trang 2MỤC LỤC
BÀI 1: CÁC PHÂN TỬ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN –
ĐIỆN TỬ. 4
1 Đặc điểm của hệ thống trang bị điện 5
2 Yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp 5
5.5 Rơ le thời gian: 20
5.6 Rơ le kiểm tra tốc độ: 21
6 Các thiết bị đóng cắt không tiếp điểm: 22
6.1 Công tắc hành trình không tiếp điểm (các loại cảm biến vị trí) 22
6.2 Thiết bị đóng cắt không tiếp điểm: 25
7 Các phần tử điện từ 26
7.1 Nam châm điện nâng – hạ: 26
7.2 Bàn nam châm điện (Bàn từ): 26
7.3 Ly hợp điện từ: 26
BÀI 2 TỰ ĐỘNG KHỐNG CHẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 29
1 Tự động khống chế 30
1.1 Khái niệm về tự động khống chế (TĐKC) 30
1.2 Các yêu cầu của TĐKC 30
1.3 Phương pháp thể hiện sơ đồ điện TĐKC 30
1.4 Các nguyên tắc điều khiển 43
1.5 Các khâu bảo vệ và liên động trong TĐKC 51
2 Các sơ đồ tự động khống chế điển hình 54
2.1 Mạch điều khiển động cơ quay một chiều 54
2.2 Mạch đảo chiều gián tiếp (sử dụng nút ấn dừng trước khi đảo chiều) .612.3 Mạch đảo chiều trực tiếp (sử dụng nút ấn liên động) 65
Trang 32.4 Mạch đảo chiều trực tiếp có giới hạn hành trình 69
2.5 Mạch điện điều khiển 2 động cơ theo thứ tự 73
2.6 Mở máy động cơ gián tiếp qua cuộn kháng điện 77
2.7 Mở máy Y/Δ dùng nút ấn (Điều khiển bằng tay)Δ dùng nút ấn (Điều khiển bằng tay) 81
2.8 Mở máy Y/Δ dùng nút ấn (Điều khiển bằng tay)Δ dùng Rơ le thời gian (Điều khiển tự động) 83
2.9 Mạch hãm ngược 87
2.10 Mạch hãm tái sinh 90
2.11 Mạch hãm động năng 93
2.12 Mạch điện điều khiển động cơ 2 tốc độ 98
2.13 Mạch mở máy KĐB 3 pha Roto dây quấn qua các cấp điện trở phụ 1062.14 Mạch mở máy ĐC một chiều qua 2 cấp điện trở phụ 115
BÀI 3 TRANG BỊ ĐIỆN MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI 121
1 Khái niệm chung về máy cắt gọt kim loại 122
1.1 Khái niệm và phân loại 122
1.2 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 123
2 Trang bị điện nhóm máy tiện 125
2.1 Đặc điểm và yêu cầu trang bị điện 125
2.2 Trang bị điện máy tiện T616 (1A64) 126
3 Trang bị điện nhóm máy phay 130
3.1 Đặc diểm, yêu cầu trang bị điện 130
3.2 Trang bị điện máy phay 6H81(ME-250) 131
4 Trang bị điện nhóm máy doa 135
4.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 135
4.2 Trang bị điện máy doa 2A613 137
5 Trang bị điện nhóm máy khoan 139
5.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 139
5.2 Trang bị điện máy khoan 2A-125 140
6 Trang bị điện máy mài 141
6.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 141
6.2 Trang bị điện máy mài 3A722 145
6.3 Trang bị điện máy mài 3A131: 147
6.4 Trang bị điện máy mài 3A161 150
BÀI 1: CÁC PHÂN TỬ ĐIỀU KHIỂNTRONG HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ.
Trang 4- Hệ thống trang bị điện – điện tử được sử dụng phổ biến trong các dây truyền sản xuất Điều khiển, khống chế động cơ là vấn đề luôn luôn được giới chuyên môn quan tâm, tìm hiểu và giải quyết một cách tối ưu, đa năng và phổ dụng
- Đối với những người công tác trong lĩnh vực điện công nghiệp thì mảng kiến thức và kỹ năng về hệ thống trang bị điện dùng điều khiển, khống chế động cơ điện là một yêu cầu bắt buộc Nó là tiền đề cho việc tiếp thu, thực hiện các mạch điều khiển bằng linh kiện điện tử hoặc điều khiển lập trình
- Trong các loại động cơ điện, động cơ không đồng bộ (ĐKB) ba pha rô to lồng sóc là loại động cơ được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp hiện nay Vì thế, vấn đề điều khiển khống chế loại động cơ này luôn là một trong những đối tượng nghiên cứu chính của lĩnh vực trang bị điện
- Đối với những người công tác trong ngành điện thì mảng kiến thức về lĩnh vực này là không thể thiếu Nó là những kỹ năng vô cùng thiết thực đối với người thợ và là bước đi cơ bản để thực hiện các mạch tự động khống chế nâng cao hay các mạch điều khiển máy sản xuất
Mục tiêu:
- Phân tích được đặc điểm của hệ thống trang bị điện - Vận dụng đúng các yêu cầu hệ thống trang bị điện khi thiết kế, lắp đặt - Nhận biết được các phần tử điều khiển trong một hệ thống trang bị điện - Mô tả được cấu tạo và giải thích được nguyên lý làm việc của các khí cụđiện điều khiển có trong sơ đồ
- Sửa chữa được hư hỏng thông thường của các khí cụ điện điều khiển - Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và an toàn trong công việc
Nội dung bài học:1 Đặc điểm của hệ thống trang bị điện
Hệ thống trang bị điện các máy sản xuất là tổng hợp các thiết bị điện đượclắp ráp theo một sơ đồ phù hợp nhằm đảm bảo cho các máy sản xuất thực hiện nhiệm vụ sản xuất Hệ thống trang bị điện các máy sản xuất giúp cho việc nâng
công khác nhau theo một trình tự cho trước
Hệ thống trang bị điện cần có: Các thiết bị động lực, các thiết bị điều khiển và các phần tử tự động Nhằm tự động hoá một phần hoặc toàn bộ các quátrình sản xuất của máy, hệ thống trang bị điện sẽ điều khiển các bộ phận công tác thực hiện các thao tác cần thiết với những thông số phù hợp với quy trình sản xuất
Kết cấu của hệ thống trang bị điện: - Phần thiết bị động lực: Là bộ phận thực hiện việc biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng cần thiết khác phục vụ cho quá trình sản xuất
Trang 5Thiết bị động lực có thể là: Động cơ điện, nam châm điện, li hợp điện từ trong các truyền động từ động cơ sang các máy sản xuất hay đóng mở các van khí nén,thuỷ lực, các phần tử đốt nóng trong các thiết bị gia nhiệt, các phần tử phát quang như các hệ thống chiếu sáng, các phần tử R, L, C, để thay đổi thông số của mạch điện để làm thay đổi chế độ làm việc của phần tử động lực
- Thiết bị điều khiển: Là các khí cụ đóng cắt, bảo vệ, tín hiệu nhằm đảm bảo cho các thiết bị động lực làm việc theo yêu cầu của máy công tác
Các trạng thái làm việc của thiết bị động lực được đặc trưng bằng: Tốc độ làm việc của các động cơ điện hay của máy công tác, dòng điện phần ứng hay dòng điện phần cảm của động cơ điện, Mômen phụ tải trên trục động cơ Tuỳ theo quá trình công nghệ yêu cầu mà động cơ truyền động có các chế độ công tác khác nhau Khi động cơ thay đổi chế độ làm việc, các thông số trên có thể có giá trị khác nhau.Việc chuyển chế độ làm việc của động cơ truyền động được thực hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển
Như vậy: Hệ thống khống chế truyền động điện là tập hợp các khí cụ điệnvà dây nối được lắp ráp theo một sơ đồ nào đó nhằm đáp ứng việc điều khiển, khống chế và bảo vệ cho phần tử động lực trong quá trình làm việc theo yêu cầu công nghệ đặt ra
2 Yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp
- Nhận và biến đổi năng lượng điện thành dạng năng lượng khác để thực hiện nhiệm vụ sản xuất thông qua bộ phận công tác
- Khống chế và điều khiển bộ phận công tác làm việc theo trình tự cho trước với thông số kỹ thuật phù hợp
- Góp phần nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả của quá trình sản xuất, giảm nhẹ điều kiện lao động cho con người
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình sản xuất
3 Các phần tử bảo vệ:3.1 Cầu chảy:
3.1.1 Cấu tạo:
1 Nắp 2 Võ 3 Dây chảy
Trang 6Công dụng: Cầu chảy là một loại khí cụ dùng để bảo vệ cho thiết bị điện và tránh lướiđiện khỏi dòng điện ngắn mạch Bản chất của cầu chảy là một đoạn dây dẫn yếu nhất trong mạch, khi có sự cố quá dòng, nhiệt sẽ làm đoạn dây này đứt ra đầu tiên Cầu chì dùng bảo vệ thiết bị tránh khỏi dòng ngắn mạch.
Bộ phận cơ bản của cầu chảy là dây chảy, dây chảy thường làm bằng các chất có nhiệt độ nóng chảy thấp Với những dây chảy trong mạch có dòng điện làm việc lớn, có thể làm bằng các chất có nhiệt độ nóng chảy cao nhưng tiết diệnnhỏ thích hợp Dây chảy thường là những dây chì tiết diện tròn hoặc bằng các lá chì, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhôm hay đồng được dập, cắt theo các hình dạng như hình 1.2, dây chảy được kẹp chặt bằng vít vào đế cầu chảy, có nắp cách điệnđể tránh hồ quang bắn ra xung quanh khi dây chảy đứt
- Đối với dây chảy chì: Igh = (1,25 ÷ 1,45)Iđm - Dây chảy hợp kim chì thiếc: Igh = 1,15Iđm - Dây chảy đồng: Igh = (1,6 ÷ 2)Iđm
3.2 Rơ le nhiệt:3.2.1 Cấu tạo:
Trang 74 Các phần tử điều khiển:4.1 Công tắc:
Công tắc là khí cụ đóng - cắt bằng tay hoặc bằng tác động cơ khí ở lưới điện hạ áp, thường được dùng làm các khoá chuyển mạch để đóng cắt trực tiếp mạch chiếu sáng, mạch động lực có công suất nhỏ hay có loại chỉ dùng trong mạch điều khiển Cấu tạo công tắc rất đa dạng song có chung nguyên lý là tiếp điểm động và tĩnh tiếp xúc hoặc không tiếp xúc nhau để nối thông hoặc cắt mạch điện tuỳ theo vị trí của công tắc Số tiếp điểm của công tắc cũng khác nhautuỳ theo mục đích sử dụng Ngoài các công tắc thường dùng còn có một số công tắc chuyên dùng sau:
4.1.1 Công tắc chuyển mạch:
a/ Cấu tạo
Có các loại một pha và ba pha, được thiết kế dạng hộp thường sử dụng núm văn hoặc cần chuyển mạch
Trang 8b/ Công dụng:
Dùng để chuyển đổi trạng thái mạch điện “ON – OFF” hoặc chuyển đổi trạng thái mạch điện ở nhiều chế độ làm việc khác nhau
4.1.2 Công tắc hành trình: a/ Cấu tạo:
1 Đòn bẩy; 2 Bánh xe cóc; 3 Hệ thống tiếp điểm; 4 Tiếp điểm chung (com).5 Tiếp điểm thường mở (NO); 6 Tiếp điểm thường đóng (NC); 7 Lò xo
Trang 9a2 Phao hai mức:
- Giả sử mực nước đầy (hình 1.7a) hai phao nổi, lò xo làm mở tiếp điểm cắt nguồn vào bơm
- Khi mực nước thấp (hình 1.7b) phao dưới nổi, phao trên kéo tiếp điểm
Trang 10nhưng lực kéo chưa đủ thắng sức căng lò xo nên tiếp điểm vẫn mở, bơm chưa làm việc.
- Khi mực nước cạn (hình 1.7c) hai phao tư do kéo tiếp điểm, lực kéo hai phao thắng sức căng lò xo nên tiếp điểm đóng lại cấp nguồn cho bơm làm việc - Khi mực nước dâng lên đến mực nước thấp (hình 1.7b) làm nổi phao dưới, chỉ còn lực kéo phao trên, lực kéo này đủ lớn để thắng sức căng lò xo duy trì đóng tiếp điểm cho bơm tiếp tục làm việc
- Khi mực nước đầy (hình 1.7a) hai phao nổi, lò xo làm mở tiếp điểm cắt nguồn vào bơm
4.1.4 Nút ấn (nút nhấn, nút bấm, nút điều khiển):
Dùng đóng - cắt mạch điện ở lưới hạ áp để điều khiển các rơ le, công tắc tơ, chuyển đổi mạch tín hiệu, bảo vệ Phổ biến nhất là dùng nút ấn trong mạch điều khiển động cơ để mở máy, dừng và đảo chiều quay
4.1.4.1 Nút nhấn tự phục hồi (push button): a/ Cấu tạo
1 Núm tác động; 4 Tiếp điểm thường mở (NO);2 Hệ thống tiếp điểm; 5 Tiếp điểm thường đóng (NC)3 Tiếp điểm chung (com); 6 Lò xo phục hồi
b/ Công dụng
Nút nhấn được dùng trong mạch điều khiển để ra lệnh điều khiển mạch hoạt động Nút nhấn thường được lắp ở mặt trước của các tủ điều khiển Tín hiệu của nút nhấn tự phục hồi tạo ra có dạng xung như hình 1.9
Trang 114.1.4.2 Nút nhấn không tự phục hồi - Nút dừng khẩn (emergency stop):
a/ Cấu tạo
b/ Công dụng:
Nút dừng khẩn 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 điều khiển, khi hệ thống xảy ra sự cố ta nhấn vào nút dừng khẩn làm mở tiếp điểm thường đóng cắt điện toàn bộ mạch điều khiển
4.2 Cầu dao:4.2.1 Cấu tạo:
Cầu dao có các loại một cực, hai cực hoặc ba, bốn cực và có thể đóng chỉ về một ngả hoặc hai ngả
Cầu dao được phân loại theo điện áp (250V, 500V, ), và theo dòng điện (5A, 10A, ) gồm loại hở, loại có hộp bảo vệ Cầu dao thường dùng kết hợp với cầu chảy để bảo vệ ngắn mạch
a) Cầu dao một pha b) Cầu dao một pha có cầu chảy.c) Cầu dao ba pha d) Cầu dao đảo ba pha
Trang 121 Lưỡi dao chính, 2 Kẹp dao, 3 Lưỡi dao phụ, 4 Lò xo
4.2.2 Công dụng:
Cầu dao là khí cụ điện phổ biến trong dân dụng và công nghiệp, dùng để đóng - cắt mạch điện bằng tay ở lưới điện hạ áp có công suất nhỏ với số lần đóng cắt nhỏ Khi ngắt cầu dao thường xảy ra hồ quang mạnh, để dập tắt hồ quang nhanh người ta sử dụng cầu dao có lưỡi dao phụ hoặc các càu dao có bộ phận dập tắt hồ quang chuyên dùng
4.2.3 Nguyên lý làm việc:
Khi ngắt, tay kéo lưỡi dao chính ra trước còn lưỡi dao phụ vẫn bị kẹp lại, khi lưỡi dao chính đi ra lò xo bị kéo căng và tới một mức nào đó lưỡi dao phụ sẽbật nhanh, vì vậy hồ quang sẽ bị kéo dài nhanh và bị dập tắt trong thời gian ngắn
4.3 Bộ khống chế:
Bộ khống chế là khí cụ dùng để điều khiển gián tiếp (qua mạch điều khiển) hoặc điều khiển trực tiếp (qua mạch động lực) các thiết bị điện Bộ khốngchế điều khiển gián tiếp còn gọi là bộ khống chế từ hay khống chế chỉ huy, bộ khống chế điều khiển trực tiếp còn gọi là bộ khống chế động lực
Bộ khống chế là khí cụ đóng - cắt đồng thời nhiều mạch (điều khiển hoặc động lực hoặc cả điều khiển lẫn động lực) nhờ tay quay hay vô lăng quay để điều khiển một quá trình nào đó như mở máy, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều, hãm điện
Lựa chọn bộ khống chế phải căn cứ vào điện áp định mức của mạch thao tác và quan trọng hơn là dòng điện cho phép đi qua các tiếp điểm ở chế độ làm việc liên tục và ngắn hạn lặp lại (liên quan đến tần số đóng-cắt/Δ dùng nút ấn (Điều khiển bằng tay)giờ) Trị số dòng điện của tiếp điểm bộ khống chế động lực thường được chọn với hệ số dự trữ là 1,2 đối với dòng điện một chiều và là 1,3 đối với dòng xoay chiều:
Bộ khống chế được chia ra theo dòng điện một chiều hoặc xoay chiều và tuỳ theo cấu tạo còn có bộ khống chế hình trống hay bộ khống chế hình cam
Trang 134.3.1 Bộ khống chế hình trống: a/ Cấu tạo:
HÌNH 1.15: KẾT CẤU BỘ KHỐNG CHẾ HÌNH TRỐNG (a)
SƠ ĐỒ NỐI TIẾP ĐIỂM (b)
1 Tang trống, 2 Trục quay, 3 Vôlăng, 4 Vành trượt, 6 Thanh nối, 7; 8; 9; 10.Các má đồng tiếp xúc tĩnh, 11 Thanh nối các má tiếp xúc tĩnh, 12 Đĩa chia độBộ khống chế hình trống có nhược điểm là kết cấu cồng kềnh, phức tạp vàchương trình đóng -ngắt tiếp điểm không thay đổi được
b/ Nguyên tắc sơ đồ nối tiếp điểm:
- Các dấu chấm chỉ rõ vị trí của bộ khống chế mà các tiếp điểm tương ứng được nối thông
- Những tiếp điểm hở mạch không có dấu chấm
Bảng 1.1: Chú thích sơ đồ nối bộ điều khiển:
TiếpĐiểm
Bộ khống chế hình cam là một chồng các đĩa cam có các biên dạng cam khác nhau tuỳ theo chương trình đóng - cắt có cùng một trục quay vuông như hình 1.16
HÌNH 1.16 KẾT CẤU BỘ KHỐNG CHẾ HÌNH CAM.
1 Tiếp điểm tĩnh; 2 Tiếp điểm động; 3 Đĩa cam; 4 Trục quay vuông.5 lò xo; 6 Bánh lăn; 7 Cần; 8 Trục quay
b/ Nguyên lý làm việc:
Trang 14Khi quay trục 4, đĩa cam 3 tiếp xúc với bánh lăn 6, bánh lăn 6 luôn tỳ sát vào đĩa cam 3 nhờ lực ép của lò xo 5 thông qua cần 7 có trục quay 8 Ở phần khuyết của cam 3 thì tiếp điểm động 2 tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh 1 và mạch ab được nối thông Ở phần lồi của cam 3 thì bánh lăn 6 bị đẩy sang phải, nén lò xo 5 và hai tiếp điểm 1, 2 rời xa nhau nên mạch ab bị cắt.
c/ Ưu điểm:
Bộ khống chế hình cam khắc phục được một phần nhược điểm của bộ khống chế hình trống như có tần số đóng cắt lớn (vài ngàn lần/Δ dùng nút ấn (Điều khiển bằng tay)giờ so với vài trăm lần/Δ dùng nút ấn (Điều khiển bằng tay)giờ của bộ khống chế hình trống) và thao tác dứt khoát hơn bộ khống chế hình trống do lực tiếp xúc khỏe hơn
4.4 Công tắc tơ – Khởi động từ4.4.1 Công tắc tơ:
Công tắc tơ là khí cụ điện điều khiển từ xa dùng để đóng - cắt các mạch điện động lực có điện áp tới 500V và dòng điện tới vài nghìn ampe Tuỳ theo mục đích sử dụng mà các tiếp điểm được nối vào mạch động lực hay điều khiển một cách thích hợp
a/ Cấu tạo và nguyên lý:
Về cơ bản công tắc tơ gồm bộ tiếp điểm tĩnh gắn cố định trê thân, tiếp điểm động gắn ở phần trên lõi thép và được nâng lên nhờ lò xo phản kháng, phần dưới lõi thép cố định, trong lõi thép có cuộn dây Khi cuộn dây có điện, phần dưới lõi thép sẽ hút phần trên nên tiếp điểm sẽ dịch chuyển xuống làm mở (đối với tiếp điểm thường đóng) hoặc đóng (đối với tiếp điểm thường mở) tiếp điểm Tiếp điểm của công tắc tơ gồm bộ tiếp điểm chính (dùng để đóng cắt cho mạch động lực) và bộ tiếp điểm phụ (dùng trong mạch điều khiển) 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 Tiếp điểm chính là dạng thường mở; còn tiếp điểm phụ có cả thường mở và thường đóng
HÌNH 1.17: CÔNG TẮC TƠ
b/ Công dụng:
Công tắc tơ là phần tử chủ lực trong hệ thống điều khiển có tiếp điểm Nó được dùng để đóng cắt, điều khiển động cơ, máy sản xuất trong công nghiệp và dân dụng
4.4.2 Khởi động từ:
Trang 15Khởi động từ là khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng - ngắt, đảochiều và bảo vệ Khởi động từ gồm công tắc tơ và rơ le nhiệt ghép lại.
- Khởi động từ đơn gồm một công tắc tơ và một rơ le nhiệt - Khởi động từ kép gồm hai công tắc tơ và một rơ le nhiệt
4.5 Áp tô mát:
Áp tô mát là thiết bị bảo vệ đa năng, tuỳ theo cấu tạo áp tô mát có thể bảo vệ sự cố ngắn mạch, quá tải, dòng điện rò, quá áp
4.5.1 Cấu tạo:
1 Cuộn hút; 2 Lưỡi gà; 3 Đòn bẩy; 4 Tiếp điểm; 5 Lò xo phản kháng
HÌNH 1.18: CẤU TẠO ÁP TÔ MÁT
HÌNH 1.19: DẠNG THỰC TẾ ÁP TÔ MÁT BA PHA
4.5.2 Công dụng:
Áp tô mát dùng để đóng cắt và bảo vệ mạch điện.Với giá thành ngày càng rẻ, hiện nay nó thay thế hầu hết các vị trí của cầu dao và cầu chì Trong công nghiệp thường dùng áp tô mát bảo vệ sự cố ngắn mạch và tích hợp thêm rơ le nhiệt vào áp tô mát để bảo vệ sự cố quá tải cho các thiết bị điện và hệ thống điện Trong dân dụng áp tô mát tích hợp bảo vệ sự cố dòng điện rò (áp tô mát chống giật)
4.5.3 Nguyên lý làm việc:
Khi có sự cố, dòng điện qua AB lớn hơn định mức nên cuộn dây 1 sinh ralực hút trong lõi thép lớn hơn định mức, lực hút này thắng sức căng lò xo 5.1 làm đòn bẩy 3 xoay mở lưỡi gà 2 Lò xo 5.2 tự do làm mở tiếp điểm 4, cắt nguồn qua AB bảo vệ thiết bị
Trang 165 Rơ le:5.1 Rơ le điện từ:5.1.1 Cấu tạo:
1 Cuộn dây điện từ; 2 Mạch từ; 3 Nắp từ; 4 Lò xo phản kháng;5 Tiếp điểm chung (com); 6 Tiếp điểm thường đóng (NC);
7 Tiếp điểm thường mở (NO); 8 Cực nhận nguồn.HÌNH 1.20: CẤU TẠO RƠ LE ĐIỆN TỪ
HÌNH 1.21: ẢNH THỰC TẾ RƠ LE ĐIỆN TỪ
5.1.2 Công dụng:
Rơ le điện từ là loại rơ le đơn giản nhất dùng rộng rãi nhất làm việc dựa trên nguyên lý điện từ, rơ le có kết cấu tương tự như công tắc tơ nhưng chỉ đóng - cắt mạch điện điều khiển, không trực tiếp dùng trong mạch lực
Rơ le điện từ được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điều khiển có tiếp điểm, Nhiệm vụ chính là để cách ly tín hiệu điều khiển nhằm đảm bảo cho mạchhoạt động tin cậy, đúng qui trình
5.1.3 Nguyên lý làm việc:
Khi đặt điện áp định mức vào hai đầu cực 8, trong cuộn dây 1 sẽ có dòng điện làm sinh ra từ trường trong lõi thép 2 tạo ra lực hút điện từ Nếu lực hút điện từ thắng được lực đàn hồi của lò xo 4 thì nắp từ 3 được hút xuống, khi đó tiếp điểm 5 - 6 mở ra và 5 - 7 đóng lại Khi mất nguồn cung cấp, lò xo 4 sẽ kéo các tiếp điểm lại trở về trạng thái ban đầu
5.2 Rơ le trung gian5.2.1 Cấu tạo:
Rơ le trung gian thường là rơ le điện từ nên có cấu tạo như rơ le điện từ nhưng số lượng tiếp điểm của rơ le trung gian thường nhiều hơn các loại rơ le
Trang 17khác Rơ le trung gian có sự phân cách về điện tốt giữa mạch cuộn hút và mạch tiếp điểm.
HÌNH 1.22: CẤU TẠO RƠ LE TRUNG GIAN
5.3 Rơ le dòng điện:5.3.1 Cấu tạo:
1 Mạch từ; 2 Hai nửa cuộn dây dòng điện.3 Nắp từ động hình chữ Z; 4 Lò xo cản dịu
HÌNH 1.23: CẤU TẠO RƠ LE DÕNG ĐIỆN (CỰC ĐẠI)
Tùy theo tải mà hai nửa cuộn dây rơ le dòng điện mắc nối tiếp nhau hoặc mắc song song nhau và mắc nối tiếp với mạch cần bảo vệ Để điều chỉnh dòng tác động ta điều chỉnh sức căng lò xo cản dịu
5.3.2 Công dụng:
Rơ le dòng điện dùng bảo vệ mạch điện khi dòng điện trong mạch vượt quá (rơ le dòng điện cực đại) hay giảm dưới (rơ le dòng điện cực tiểu) một trị số nào đó đã được chỉnh định trong rơ le
5.3.3 Nguyên lý làm việc:
Trang 18lên nắp từ động hình chữ Z, nếu dòng điện vượt quá giá trị chỉnh định thì từ lực đủ lớn thắng lực cản lò xo 4 hút nắp từ động chữ Z quay và đóng (hoặc mở) hệ tiếp điểm.
5.4 Rơ le điện áp:5.4.1 Cấu tạo:
Nguyên lý cấu tạo của rơ le điện áp tương tự như rơ le dòng điện, chỉ khác nhau là cuộn dây dòng điện ít vòng, tiết diện to còn cuộn dây rơ le điện áp nhiều vòng, tiết diện dây nhỏ Hai nửa cuộn dây rơ le điện áp được mắc nối tiếp nhau hoặc mắc song song nhau tùy theo điện áp cần bảo vệ và mắc song song với mạch cần bảo vệ
5.4.2 Công dụng:
Rơ le dùng để bảo vệ các thiết bị điện khi điện áp đặt vào thiết bị điện tăng quá (rơ le điện áp cực đại) hoặc giảm quá mức quy định (rơ le điện áp cực tiểu)
5.5 Rơ le thời gian:
Rơ le thời gian trong thực tế có rất nhiều loại: Rơ le thời gian cơ khí, rơ lethời gian thuỷ lực, rơ le thời gian điện từ, rơ le thời gian điện tử Hiện nay trong công nghiệp người ta thường dùng rơ le thời gian điện tử (có độ chính xác cao)
5.5.1 Cấu tạo:
Cấu tạo của rơ le thời gian điện tử bao gồm một mạch trễ thời gian điện tử cấp nguồn cho một rơ le trung gian để điều khiển hệ thống tiếp điểm đóng cắtsau 1 khoảng thời gian trể nào đó
Tùy vào trạng thái ban đầu của tiếp điểm mà sẽ có các loại tiếp điểm khác nhau của rơ le thời gian như: thường mở - đóng chậm hoặc thường đóng - mở chậm
HÌNH 1.24: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA RƠ LE THỜI GIAN
HÌNH 1.25: ẢNH THỰC TẾ RƠ LE MỘT SÔ RƠ LE THỜI GIAN
5.5.2.Công dụng:
Rơ le thời gian được sử dụng phổ biến trong mạch tự động khống chế nhằm tạo ra những khoảng thời gian trễ cần thiết để khống chế mạch hoạt động
Trang 19đúng qui trình Rơ le thời gian là khí cụ chủ lực để thực hiện tự động khống chế theo nguyên tắc thời gian.
5.6 Rơ le kiểm tra tốc độ:
Đại lượng đầu vào của rơle là tốc độ quay của thiết bị làm việc, đại lượng ra là trạng thái đóng, mở của tiếp điểm Khi tốc độ quay vượt quá trị số đã định, rơle sẽ tác động
5.6.1 Rơle tốc độ kiểu ly tâm (cơ khí) a/ Cấu tạo:
1 Trục quay; 2 Quả văng ly tâm; 3 Lò xo kéo; 4 Giá tiếp điểm động;
5 Tiếp điểm thường mở; 6 Tiếp điểm thường đóng.HÌNH 1.26: RƠ LE TỐC ĐỘ KIỂU LY TÂM
b/ Công dụng:
Dùng để ngắt cuộn mở máy của động cơ không đồng bộ một pha khởi động bằng tụ Tốc độ tác động của rơle thường từ 0,7 đến 0,8 tốc độ định mức của động cơ
c/ Nguyên lý làm việc:
Trên trục quay được cố định hệ thống ly tâm gồm quả văng và lò xo kéo, khi trục đứng yên hoặc quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ tác động lò xo kéo làm quả văng tỳ lên đĩa cách điện, hệ thống tiếp điểm (5) mở và hệ thống tiếp điểm (6) đóng Khi tốc độ quay của trục đạt đến trị số tác động, lực ly tâm của quả văng đủ lớn thắng lực kéo của lò xo làm quả văng không tỳ vào đĩa Lò xo nén đẩy đĩa dịch chuyển theo hướng dọc trục làm đóng tiếp điểm (5) và mở tiếp điểm (6) Điều chỉnh độ căng của lò xo (3) có thể thay đổi được trị số tốc độ tác động của rơle
5.6.2 Rơle tốc độ kiểu cảm ứng (điện) a/ Cấu tạo:
Trang 201 Trục quay (rô to); 2 Nam châm vĩnh cửu; 3 Lồng sóc; 4 Lõi
thép stato; 5 Cần tiếp điểm; 6 Hệ thống tiếp điểmHÌNH 1.27: RƠ LE TỐC ĐỘ KIỂU CẢM ỨNG
b/ Công dụng:
Dùng phổ biến trong mạch hãm của các máy cắt gọt kim loại và thường được lắp trên các trục nhận truyền động gián tiếp từ động cơ hoặc gắn trực tiếp vào trục động cơ
c/ Nguyên lý và làm việc của:
Khi trục thiết bị công tác quay rô to của rơle quay theo, từ trường của namchâm vĩnh cửu sẽ quay và cắt ngang thanh dẫn trên stato, trong lồng sóc xuất hiện dòng điện cảm ứng Tác dụng giữa dòng điện cảm ứng này với từ trường quay tại khe hở giữa stato và rô to tạo ra mô men lực làm quay stato của rơle, mô men quay này tỷ lệ thuận với tốc độ rô to Khi tốc độ rô to đạt đến tốc độ tác động mô men quay stato đủ lớn làm dịch chuyển stato và cần tác động thực hiện đóng, mở các tiếp điểm (6) của rơle
6 Các thiết bị đóng cắt không tiếp điểm:
6.1 Công tắc hành trình không tiếp điểm (các loại cảm biến vị trí)
Là những thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo và xử lý được
6.1.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Inductive Proximity Sensor)
a/ Khái niệm chung:
Cảm biến điện cảm là nhóm các cảm biến làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ Vật cần đo vị trí hoặc dịch chuyển được gắn vào một phần tử của mạch từ gây nên sự biến thiên từ thông qua cuộn đo
Trang 21HÌNH 1.28: CÁC CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM CỦA SIEMENS
b/ Nguyên lý hoạt làm việc:
Cảm biến tiệm cận điện cảm được thiết kế để tạo ra một vùng điện từ trường, khi một vật bằng kim loại tiến vào khu vực này, xuất hiện dòng điện xoáy (dòng điện cảm ứng) gây nên sự tiêu hao năng lượng (do điện trở của kim loại), làm ảnh hưởng đến biên độ sóng dao động Đến một trị số nào đó tín hiệu này được ghi nhận, mạch phát hiện sẽ phát hiện sự thay đổi tín hiệu và tác động để mạch ra lên mức ON (hình 1.30) Khi đối tượng rời khỏi khu vực từ trường, sự dao động được tái lập, cảm biến trở lại trạng thái bình thường
HÌNH 1.29: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CẢM BIẾN ĐIỆN CẢM
HÌNH 1.30: SỰ PHỤ THUỘC CỦA BIÊN ĐỘ SÓNG DAO ĐỘNG
VÀO VỊ TRÍ ĐỐI TƯỢNG
Trang 226.1.2 Cảm biến tiệm cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor) a/ Khái niệm chung:
Cảm biến tiệm cận điện dung giống về kích thước, hình dáng, cơ sở hoạt động so với cảm biến tiệm cận điện cảm Điểm khác biệt căn bản giữa chúng là cảm biến tiệm cận điện dung tạo ra vùng điện trường còn cảm biến tiệm cận điện cảm tạo ra vùng điện từ trường Cảm biến tiệm cận điện dung có thể phát hiện đối tượng có chất liệu kim loại cũng như không phải kim loại
HÌNH 1.31: CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG
b/ Nguyên lý hoạt làm việc:
Tụ điện gồm hai bản cực và chất điện môi ở giữa, khoảng cách giữa hai điện cực ảnh hưởng đến khả năng tích trữ điện tích của một tụ điện (điện dung làđại lượng đặc trưng cho khả năng tích trữ điện tích của một tụ điện)
Nguyên tắc hoạt động của cảm biến tiệm cận điện dung dựa trên sự thay đổi điện dung khi vật thể xuất hiện trong vùng điện trường Từ sự thay đổi này trạng thái “On” hay “Off” của tín hiệu ở ngõ ra được xác định
- Một bản cực là thành phần của cảm biến, đối tượng cần phát hiện là bản cực còn lại
- Mối quan hệ giữa biên độ sóng dao động và vị trí đối tượng ở cảm biến tiệm cận điện dung trái ngược so với cảm biến tiệm cận điện cảm
HÌNH 1.32: KHOẢNG CÁCH GIỮA HAI ĐIẸN CỰC ẢNH HƯỞNG ĐẾN
KHẢ NĂNG TÍCH TRỮ ĐIỆN TÍCH CỦA MỘT TỤ ĐIỆN.
Trang 23HÌNH 1.33: SỰ PHỤ THUỘC CỦA BIÊN ĐỘ SÓNG DAO ĐỘNG
VÀO VỊ TRÍ ĐỐI TƯỢNGCảm biến tiệm cận điện dung có thể dùng để phát hiện các vật liệu có hằng số điện môi cao như chất lỏng (hằng số điện môi nước: 80, không khí: 1) dù nó được chứa trong hộp kín làm bằng chất liệu có hằng số điện môi thấp hơn như thủy tinh, plastic Cần chắc chắn rằng đối tượng cảm biến phát hiện là chất lỏng chứ không phải hộp chứa
6.2 Thiết bị đóng cắt không tiếp điểm:
Bộ phận để đóng cắt hoặc chuyển mạch dòng điện không phải bằng các tiếp điểm cơ khí mà bằng cách thay đổi nhảy vọt điện trở của phần tử điều khiểnnhư: khuếch đại từ, dụng cụ bán dẫn, điện trở bán dẫn … được mắc nối tiếp trong mạch điện Ở trạng thái cắt, do điện trở của phần tử điều khiển rất lớn nên dòng điện chạy qua bộ đóng cắt không tiếp điểm có cường độ nhỏ Ở trạng thái đóng, điện trở của phần tử điều khiển giảm xuống đột ngột (nhưng vẫn lớn hơn nhiều so với điện trở tiếp xúc của điện trở cơ khí)
Bộ đóng cắt không tiếp điểm thường được dùng trong các mạch bảo vệ thiết bị điện, trong các hệ thống điều khiển và điều chỉnh tự động
7 Các phần tử điện từ 7.1 Nam châm điện nâng – hạ: 7.1.1 Cấu tạo:
Trang 241 Cuộn dây; 2 Cực từ; 3 Cực từ giữa; 4 Móc hàng;5 Đệm phi từ tính; 6 Cực từ ngoài.
HÌNH 1.34: CẤU TẠO (a) VÀ ẢNH (b) NAM CHÂM ĐIỆN NÂNG HẠ
7.1.2 Nguyên lý làm việc:
Nam châm điện nâng hạ là một nam châm điện một chiều có một cuộn dây và mạch từ tĩnh Nắp của nó chính là hàng hóa cần bốc dỡ Khi đưa điện vàocuộn dây, lực điện từ sẽ hút và giữ chặt hàng hóa trên cực từ Sau khi chuyển dịch đến chỗ cần thiết, chỉ cần cắt điện của cuộn dây là dỡ xong
7.2 Bàn nam châm điện (Bàn từ):
Nguyên tắc cấu tạo tương tự nam châm điện nâng hạ nhưng thường đặt cốđịnh, thường dùng trên các máy gia công kim loại dùng để giữ chặt các chi tiết (nhiễm từ) cần gia công Sau khi gia công xong, muốn lấy chi tiết ra khỏi bàn phải khử từ dư của bàn từ, thực hiện bằng cách đảo cực tính nguồn cấp cho bàn từ
Nguồn một chiều cấp cho cuộn dây từ các bộ chỉnh lưu dùng đi ốt bán dẫn(trị số điện áp có thể là 24, 48, 110 và 220V với công suất từ 100 ÷ 3000W), bànsẽ trở thành nam châm với nhiều cặp cực
7.3 Ly hợp điện từ:
Ly hợp là một cơ cấu được sử dụng trong một thiết bị để nối với nhau để chúng có thể quay cùng một tốc độ hoặc tách hai trục quay để quay với các tốc độ khác nhau Trong các thiết bị này, một trong hai trục thường được một động cơ hay puly dẫn động còn trục kia lại dẫn động thiết bị khác
7.3.1 Cấu tạo: (Ly hợp từ được động cơ dẫn động bằng đai nối động cơ với máy nén trên ô tô)
Trang 25HÌNH 1.35: MINH HỌA LY HỢP ĐANG CẮT (a); ĐÓNG (b) VÀ ĐĨA MA SÁT (c)
Ly hợp từ gồm có một Stator (nam châm điện), puli, bộ phận định tâm lắpcùng với trục máy nén cùng với stator được lắp ở thân trước của máy nén và các bộ phận khác
HÌNH 1.36: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA LY HỢP ĐIỆN TỪ Ở TRẠNG THÁI CẮT.
HÌNH 1.37: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA LY HỢP ĐIỆN TỪ Ở TRẠNG THÁI ĐÓNG.
BÀI 2 TỰ ĐỘNG KHỐNG CHẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Giới thiệu:
Tự động khống chế truyền động điện là vấn đề luôn luôn được giới chuyên môn quan tâm, tìm hiểu và giải quyết một cách tối ưu, đa năng và thông dụng
Trang 26Đối với những người công tác trong lĩnh vực điện công nghiệp thì mảng kiến thức và kỹ năng về điều khiển, khống chế động cơ là một yêu cầu bắt buộc.Nó là tiền đề cho việc tiếp thu, thực hiện các mạch điều khiển bằng linh kiện điện tử hoặc điều khiển lập trình
Trong các dây truyền tự động sản xuất thì các sơ đồ tự động khống chế động cơ rất quan trọng và được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp và trong đời sống xã hội hiện nay Vấn đề tự động khống chế động cơ luôn được quan tâm và là một trong những đối tượng nghiên cứu chính của lĩnh vực truyền động điện
Đối với những người công tác trong lĩnh vực điện công nghiệp thì mảng kiến thức và kỹ năng về phân tích các thiết bị điều khiển, khống chế động cơ và đặc biệt là phân tích nguyên lý hoạt động của các sơ đồ khống chế là phải thành thạo
Nhằm mục tiêu là hiểu để lắp đặt được sơ đồ, từ đó có phương án sửa chữa phù hợp khi có sự cố xảy ra
Mục tiêu: - Hiểu và phân tích được các sơ đồ mạch điện khống chế động cơ 3 pha - Hiểu và phân tích được các sơ đồ mạch điện khống chế động cơ 3 pha - Lắp đặt, đấu nối và sửa chữa được một số mạch điện cơ bản đảm bảo an toàn tiết kiệm và vệ sinh công nghiệp
- Vận dụng các nguyên tắc tự động khống chế phù hợp.- Phát huy tính tích cực, chủ động, tư duy, sáng tạo, vệ sinh công nghiệp và đúng thời gian quy định
Nội dung chính: 1 Tự động khống chế1.1 Khái niệm về tự động khống chế (TĐKC)
TĐKC là tổ hợp các thiết bị, khí cụ điện được liên kết bằng các dây dẫn nhằm tạo mạch điều khiển phát ra tín hiệu điều khiển để khống chế hệ thống truyền động điện làm việc theo một qui luật nhất định nào đó do qui trình công nghệ đặt ra
1.2 Các yêu cầu của TĐKC 1.2.1 Yêu cầu kỹ thuật:
- Thỏa mãn tối đa qui trình công nghệ của máy sản xuất để đạt được năng suất cao nhất trong quá trình làm việc
- Mạch phải có độ tin cậy cao, linh hoạt, đảm bảo an toàn
1.2.2 Yêu cầu kinh tế:
- Giá cả tương đối phù hợp với khả năng của khách hàng - Nên sử dụng những thiết bị đơn giản, phổ thông, cùng chủng loại càng tốt để thuận tiện trong việc sửa chữa, thay thế về sau
Trang 27- Thiết bị phải đảm bảo độ bền, ít hỏng hóc
1.3 Phương pháp thể hiện sơ đồ điện TĐKC 1.3.1 Phương pháp thể hiện mạch động lực:
- Tất cả các phần tử của thiết bị, khí cụ điện khi trình bày trên mạch động lực phải thể hiện dưới dạng ký hiệu qui ước và phải ở trạng thái bình thường
(trạng thái không điện, chưa tác động) của chúng.
- Phải hạn chế tối đa các dây dẫn cắt nhau trên mạch động lực nhưng không liên hệ nhau về điện (hình 2.1)
HÌNH 2.1: HẠN CHẾ DÂY DẪN CẮT NHAU TRONG BẢN VẼ - Dây dẫn ở mạch động lực phải có cùng tiết diện và chủng loại - Tất cả những phần tử của cùng một thiết bị trên mạch động lực phải được ký hiệu giống nhau bằng những chữ số hoặc ký tự
- Các điểm dây dẫn nối chung với nhau phải được đánh số giống nhau
1.3.2 Phương pháp thể hiện mạch điều khiển
- Tất cả các phần tử của thiết bị, khí cụ điện khi trình bày trên mạch điều khiển phải thể hiện dưới dạng ký hiệu qui ước và phải ở trạng thái bình thường
(trạng thái không điện, chưa tác động) của chúng ví dụ như hình 2.2
HÌNH 2.2: TIẾP ĐIỂM THƯỜNG MỞ, ĐÓNG CHẬM CỦA RƠ LE THỜI GIAN
- Tất cả những phần tử của cùng một thiết bị trên mạch điều khiển phải được ký hiệu giống nhau bằng những chữ số hoặc ký tự và giống mạch động
lực ví dụ như hình 2.3
Trang 28HÌNH 2.3: CÁC PHẦN TỬ CỦA CÙNG THIẾT BỊ PHẢI KÝ HIỆU GIỐNG NHAU
- Phải hạn chế tối đa các dây dẫn cắt nhau trên mạch điều khiển nhưng không liên hệ nhau về điện
- Các điểm dây dẫn nối chung với nhau trên mạch điều khiển phải được đánh số giống nhau
ví dụ như hình 2.4
HÌNH 2.4: DÂY DẪN ĐÁNH SỐ GIỐNG NHAU TẠI CÁC ĐIỂM NỐI CHUNG
1.3.3 Bảng ký hiệu các phần tử trong sơ đồ TĐKC a Thiết bị đóng, cắt, bảo vệ
(cầu dao đảo 1 pha)
(cầu dao đảo 3 pha)
Trang 297 Công tắc xoay 4 cực:
- Kiểu thường - Kiểu kín
b, Các loại máy điện
sơ đồ đơn tuyến
1 pha
Trang 303 Biến áp tự ngẫu hai
dây quấn một lõi sắt
6 Máy biến áp Δ/Δ dùng nút ấn (Điều khiển bằng tay)Y 3
pha 1 võ
7 Máy biến áp Δ/Δ dùng nút ấn (Điều khiển bằng tay)Y 3
pha 1 võ, thứ cấp có dây trung tính
8 Máy biến áp Y/Δ dùng nút ấn (Điều khiển bằng tay)Y 3
Trang 3114 Cuộn cảm thay đổi
được thông số bằng tiếp xúc trượt
số biến thiên liên tục
bộ 3 pha rotor lồng sóc
Trang 3224 Động cơ 1 pha kiểu
c, Các loại khí cụ đóng cắt, điều khiển:
tắc tơ, khởi động từ
Trên cùng 1 sơ đồ ch sử dụng 1 dạngký hiệu thống nhất
dòng
Trang 339 Cuộn dây rơle so lệch
làm việc với dòng AC
Thường mở Thường kín
Buông tay ra sẽ trở về trạng thái ban đầu
Thường mở Thường kín Đổi nối
Tự giữ trạng thái tác động khi buông tay ra
Thường mở Thường đóng Liên động
Thường hở Thường kín Đổi nối
Dùng cho các loại rơle, trừ rơle nhiệt và rơle thời gian
Trang 3416 Tiếp điểm của khí cụ
điện: Thường hở Thường kín
Dùng cho công tắc tơ, khởi động từ, bộ khống chế động lực
dập tia lửa(hồ quang): Thường hở
Thường kín
của rơ le thời gian: Đóng muộn:
Cắt muộn Đóng, cắt muộn
của rơ le thời gian: Đóng muộn:
Cắt muộn Đóng, cắt muộn
động phải trả về (reset) bằng tay:
Thường hở Thường kín
Thường áp dụng cho rơle nhiệt
không điện: Kiểu cơ khí Kiểu khí nén Kiểu phao Không cuộn dây phụ Có cuộn dây phụ
Trang 35Kiểu ly tâm
Một pha Ba pha
điện
cơ khí).Bộ khống chế gồm cáctiếp điểm và một số vịtrí Khi đặt ở vị trí nàođó sẽ có những tiếpđiểm được đóng lại
Tại các vị trí có chấm tô đen thì tiếp điểm tương ứng đóng kín Ví dụ:
Số 0: KC1 kín Số 1: KC2 kín Số 5: KC1 và KC3
kín.d, Các ký hiệu bằng chữ thường dùng
Trang 36hiện đặc tính làm việc như: T – công tắc tơ quay thuận; H– công tắc tơ hãm dừng
cơ điện nói chung
Dùng trong sơ đồ điện công nghiệp
máy phát điện nói chung
Trang 3725 RU Rơle điện áp.
dây
Trang 38transistor, UJT.
Thường gọi là cực B
1.4 Các nguyên tắc điều khiển
Những trạng thái làm việc của hệ thống truyền động điện tự động có thể được đặc trưng bằng các thông số như: tốc độ làm việc của các động cơ truyền động hay của cơ cấu chấp hành máy sản xuất, dòng điện phần ứng của động cơ hay dòng kích thích của động cơ điện một chiều, mômen phụ tải trên trục của động cơ truyền động Tuỳ theo quá trình công nghệ yêu cầu mà các thông số trên có thể lấy các giá trị khác nhau Việc chuyển từ giá trị này đến giá trị khác được thực hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển Kết quả hoạt động của phần
Trang 39điều khiển sẽ đưa hệ thống động lực của truyền động điện đến một trạng thái làm việc mới, trong đó có ít nhất một thông số đặc trưng cho mạch động lực lấy giá trị mới Như vậy về thực chất điều khiển hệ thống là đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống những phần tử, thiết bị nào đó (chẳng hạn điện trở, điện kháng, điện dung, khâu hiệu ch nh ) để thay đổi một hoặc nhiều thông số đặc trưng hoặc để giữ một thông số nào đó (chẳng hạn tốc độ quay) không thay đổi khi có sự thay đổi ngẫu nhiên của thông số khác Để tự động điều khiển hoạt động của truyền động điện, hệ thống điều khiển phải có những cơ cấu, thiết bị nhận biết được giá trị các thông số đặc trưng cho chế độ công tác của truyền động điện (cóthể là môđun, cũng có thể là cả về dấu của thông số)
Nếu có phần tử nhận biết được thời gian của quá trình (từ một mốc thời gian nào đó) ta nói rằng hệ điều khiển theo nguyên tắc thời gian Nếu phần tử nhận biết được tốc độ, ta nói rằng hệ điều khiển theo nguyên tắc tốc độ Nếu hệ thống điều khiển có tín hiệu phát ra từ phần tử nhận biết được dòng điện, ta nói rằng hệ điều khiển theo nguyên tắc dòng điện
1.4.1 Nguyên tắc điều khiển theo thời gian a Khái niệm
Điều khiển theo nguyên tắc thời gian dựa trên cơ sở là thông số làm việc của mạch động lực biến đổi theo thời gian Những tín hiệu điều khiển phát ra theo một quy luật thời gian cần thiết để làm thay đổi trạng thái của hệ thống Những phần tử nhận biết được thời gian để phát tín hiệu cần được ch nh định dựa theo ngưỡng chuyển đổi của đối tượng Ví dụ như tốc độ, dòng điện, mômen của mỗi động cơ điện được tính toán chọn ngưỡng cho thích hợp với từng hệ thống truyền động điện cụ thể
Những phần tử nhận biết được thời gian có thể gọi chung là rơle thời gian.Nó tạo nên được một thời gian trễ (duy trì) kể từ lúc có tín hiệu đưa vào (mốc 0)đầu vào của nó đến khi nó phát được tín hiệu ra đưa vào phần tử chấp hành Cơ cấu duy trì thời gian có thể là: cơ cấu con lắc, cơ cấu điện từ, khí nén, cơ cấu điện tử, tương ứng là rơle thời gian kiểu con lắc, rơle thời gian điện từ, rơle thời gian khí nén và rơle thời gian điện tử
b Sơ đồ mạch ứng dụng
Xét mạch điều khiển khởi động động cơ điện một chiều kích từ độc lập cóhai cấp điện trở phụ trong mạch phần ứng để hạn chế dòng điện khởi động ở trêntheo nguyên tắc thời gian
Trang 40HÌNH 2.5: ĐIỀU KHIỂN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ DC THEO NGUYÊN TẮC THỜI GIAN
Trạng thái ban đầu sau khi cấp nguồn động lực và điều khiển thì rơle thời gian 1RTh được cấp điện mở ngay tiếp điểm thường kín đóng chậm 1RTh Để khởi động ta phải ấn nút mở máy M, công tắc tơ Đg hút sẽ đóng các tiếp điểm thường mở ở mạch động lực, phần ứng động cơ điện được đấu vào lưới điện quacác điện trở phụ khởi động r1, r2 Dòng điện qua các điện trở có trị số lớn gây ra sụt áp trên điện trở r1 Điện áp đó vượt quá ngưỡng điện áp hút của rơle thời gian 2RTh làm cho nó hoạt động sẽ mở ngay tiếp điểm thường kín đóng chậm 2RTh Trên mạch 2G cùng với sự hoạt động của rơle 1RTh chúng đảm bảo không cho các công tắc tơ 1G và 2G có điện trong giai đoạn đầu của quá trình khởi động Tiếp điểm phụ thường mở Đg đóng để tự duy trì dòng điện cho cuộn dây công tắc tơ Đg khi ta thôi không ấn nút M nữa Tiếp điểm thường đóng Đg mở ra cắt điện rơle thời gian 1RTh
HÌNH 2.6: ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ DC THEO NGUYÊN TẮC THỜI GIAN
Sau khi rơle thời gian 1RTh mất điện, thời gian sẽ bắt đầu tính đến đạt trị số ch nh định thì đóng tiếp điểm thường kín đóng chậm 1RTh Lúc này cuộn dâycông tắc tơ 1G được cấp điện và hoạt động đóng tiếp điểm chính của nó ở mạch động lực và cấp điện trở phụ thứ nhất r1 bị nối ngắn mạch Động cơ sẽ chuyển sang khởi động trên đường đặc tính cơ thứ 2 Việc ngắn mạch điện trở r1 làm cho rơle thời gian 2RTh mất điện và cơ cấu duy trì thời gian của nó cũng sẽ tính