Tự động hoá thiết bị điện - Chương 3 pdf

Đặc điểm điều khiển có tiếp điểmTự động điều khiển truyền động điện Một số ứng dụng của hệ thống điều khiển có tiếp điểm Chương 3: hệ thống điều khiển có tiếp điểm đặc điểm điều khiển có

Đặc điểm điều khiển có tiếp điểm

Tự động điều khiển truyền động điện Một số ứng dụng của hệ thống điều khiển

có tiếp điểm

Chương 3: hệ thống điều khiển

có tiếp điểm

đặc điểm điều khiển

có tiếp điểm

Hệ thống điều khiển nμy sử dụng các rơle trung gian, côngtắctơ có tiếp điểm, tạo thμnh các sơ đồ mạch Những mạch điều khiển nμy có đặc điểm đơn giản, độ tin cậy cao, hoạt động chắc chắn, tần số điều

khiển thấp.

tự động điều khiển truyền

động điện

Tự động điều khiển truyền động điện, lμ

điều khiển tự động quá trình mở máy, hãm máy, đảo chiều quay hoặc điều khiển cho

động cơ hoạt động theo một chương trình nμo đó.

Một số quy ước khi thuyết minh nguyên lí hoạt động của mạch rơle.

– Cuộn hút

Cuộn hút có điện: K(3-7) Cuộn hút cắt điện: K(3-7) Cuộn hút thời gian có điện: Rt (3-7): Tác động ngay Cuộn hút thời gian cắt điện: Rt (3-7): Tác động ngay Cuộn hút thời gian có điện: Rt(Δt)(3-7): Tác động có trễ Cuộn hút thời gian cắt điện: Rt(Δt)(3-7): Tác động có trễ

– Tiếp điểm:

Tiếp điểm thường hở tác động: R(NO)(3-7) Tiếp điểm thường kín tác động: R(NC)(3-7) Tiếp điểm thường hở cắt tác động: R(NO)(3-7) Tiếp điểm thường kín cắt tác động: R(NC)(3-7) Tiếp điểm thời gian thường hở tác động sau một khoảng thời gian: Rt(NO)(Δt-ON)(3-7)

Tiếp điểm thời gian thường kín tác động sau một khoảng thời gian: Rt(NC)(Δt-ON)(3-7)

Tiếp điểm thời gian thường hở cắt tác động sau một khoảng thời gian: Rt(NO)(Δt-OFF)(3-7)

Tiếp điểm thời gian thường kín cắt tác động sau một khoảng thời gian: Rt(NC)(Δt-OFF)(3-7)

– nút nhấn:

Nút nhấn thường hở tác động: M(NO)(3-7) Nút nhấn thường kín tác động: D(NC)(3-7) – Khống chế chỉ huy:

Khống chế chỉ huy ở vị trí 1: KC(1)

Nguyên tắc điều khiển theo thời gian.

M3 3

CC1 Ap

K

Rn

r2

r1

K2

K1

K

Rt1

K1

Rt2

K2

Rt1

Rt2

CC2 X1 X2

4

6

5

Nguyên tắc điều khiển theo tốc độ.

– Thông qua kiểm tra trực tiếp (rơle tốc độ)

– Thông qua kiểm tra gián tiếp:

Sử dụng máy phát tốc hoặc encoder nối trục với động cơ

Sử dụng sức điện động phát ra trên 2 đầu động cơ

Sử dụng sức điện động phát ra trên 2 đầu động cơ

8

K

M D

M

CD

K1 K2 K3 K3

K2

K1

KT

1

7

Rd

Rd

10

11

Nguyên tắc điều khiển theo dòng điện

6 5 4

3 2

1

KT

K r1

K

CC2 CC1

CD

M

D

M

K

K

K1 Rd

Rd

K1

Nguyên tắc điều khiển theo hμnh trình

9

4 1

N T

N MN

N

N

M3 3

CC1 Ap

T

Rn

T

CC2 X1 X2

12

HCT

HCN

11

HCT HCN

xe hàng

ứng dụng điều khiển có

tiếp điểm

Trong mở máy Trong đảo chiều quay Trong trạng thái hãm Một số ứng dụng khác

Trong mở máy

– Có thể sử dụng một trong số các phương pháp thời gian, tốc độ, dòng điện.

Trong đảo chiều quay

7

5 3

2 X2

X1 CC2

Rn T

T

MT D

Rn T

Ap

CC1

3 M3

N

MN

N

N

6

Trong trạng thái hãm

– Hãm bằng phanh điện Khi có điện, nhả phanh Khi cắt điện, đóng phanh

9

4 3

2

X2 X1 CC2

Rn Ph

Ph

MPh D

Rn Ph

Ap

CC1

3 M3

MT T

1

7

MN

N T N

5

6

10 11 8

– Hãm động năng động cơ không đồng bộ

5

3

2 X2

X1 CC2

Rn

ĐN D

Rn K

Ap

CC1

3 M3

M BA

N

K

1

4

6

K K1

K

K1 K1

K1

Rt

Rt rh

7

8

9

10 B

– Hãm ngược đảo chiều điện áp động cơ không đồng bộ

Phương án 1

Phương án 2

Phương án 3

X2 X1

CC2

Rn K

Ap

CC1

3 M3

HN

1 2

5 3

2 1

K

HN

Rt Rt

K K HN

1 Rn

K 4 M

DH

HN HN

Rt

Rt K

2

2

K n

HN 6 M 5 K

Rn 1

D

một số ứng dụng khác

Khởi động trạm bơm nước.

Điều khiển lò nhiệt.

Hệ thống bù cosϕ.

Điều khiển máy bơm nước.

Truyền động động cơ điện không đồng bộ.

Hệ thống chuyển nguồn tự động (ATS).

Khởi động trạm bơm nước.

– Bμi toán:Trong trạm bơm nước nông nghiệp thường được bố trí nhiều máy bơm nước nhằm phục vụ mục đích tưới tiêu Giả thiết trong bài toán này, trạm bơm có hai máy dùng chung một bộ khởi

động mềm, nhằm mục đích hạn chế dòng khởi động khi máy bơm làm việc Do chỉ có một bộ khởi động nên hai động cơ được khởi

động lần lượt, động cơ M1 khởi động trước, kế tiếp đến động cơ

M2 Khi hết thời gian khởi động, động cơ được tự động chuyển về làm việc trực tiếp với điện áp lưới Để đảm bảo an toàn cho van bán dẫn trong bộ khởi động mềm, yêu cầu giữa hai lần khởi động liên tiếp cần có khoảng thời gian nghỉ nhỏ

– Sơ đồ mạch lực

Rn1

Ap2 Ap1

M1 3

Đến mạch

điều khiển Nguồn

cấp

Khởi động mềm

3 M2

K4 K3

Rn2

1 2

– Sơ đồ mạch điều khiển

Rơle Rt1: Đặt thời gian khởi động cho động cơ

M1

Rơle Rt2: Đặt thời gian nghỉ giữa 2 lần khởi

động

Rơle Rt3: Đặt thời gian khởi động cho động cơ

M2

Rt1

Rt2

Rt3

R1

Rt1

K2

K3

K4

K4

8

9

10

13

14

Điều khiển lò nhiệt.

– Bμi toán:Trong hệ thống sấy các sản phẩm như ngũ cốc, thông thường được thiết kế dưới dạng làm nóng gián tiếp Sử dụng một quạt gió được kéo bởi một động cơ không đồng bộ, thổi gió vào buồng sấy Để gia nhiệt ta bố trí 2 sợi đốt, được đóng cắt do 2 công tắc tơ Trong buồng sấy bố trí một cảm biến nhiệt, cảm biến này được nối tới một bộ xử lý, sao cho khi nhiệt độ buồng dưới tmin thì tiếp điểm tminđóng, trong khoảng từ tmin– tmaxthì tiếp điểm tmin

và tmaxmở, trên nhiệt độ tmaxthì tiếp điểm tmaxđóng

– Trước tiên khởi động quạt gió, sau đó gia nhiệt cho buồng sấy bằng cả r1 và r2, khi t > tmaxcắt điện cả r1 và r2 Khi nhiệt độ giảm t < tmaxđóng điện trở lại cho r2, khi nhiệt độ giảm dưới tmin

đóng tiếp r1

– Khi xảy ra quá nhiệt do cảm biến nhiệt CB1 bị hỏng, nhiệt độ tăng đến mức nguy hiểm, cần cắt điện toàn bộ hệ thống

– Sơ đồ mạch lực.

Mạch xử lí

M1 3

Ap1

Rn

t min max t CB1

CB2

– Sơ đồ mạch điều khiển.

K3 K3

MN

R1

Rn

t

K1 min

max t tBV

6

9

7 8

10

11

12

Điều khiển hệ thống bù cosϕ.

– Bμi toán:Trong hệ thống cung cấp điện cho các xí nghiệp sản xuất thường dùng rất nhiều động cơ, điều này làm xấu đi hệ số công suất cosϕ Để nâng cao hệ số này, cần tiến hành bù cosϕ bằng cách mắc thêm các bộ tụ bù

– Ta tiến hành bù bằng 3 nhóm tụ C1, C2 và C3 có dung lượng C1

< C2 < C3, dùng cảm biến cosϕ để đo hệ số công suất Khi nào cosϕthấp< 0.85 đóng tụ vào lưới, khi nào cosϕcao> 0.96 thì ngắt

tụ khỏi lưới Dưới ngưỡng thấp tiếp điểm cosϕthấpđóng lại, trên ngưỡng cao tiếp điểm cosϕcaođóng lại

– Do cosϕ của tải luôn biến động, nên trình tự đóng, cắt tụ như

sau: đóng tụ có dung lượng từ bé đến lớn, cắt tụ cũng từ bé đến lớn Nhằm mục đích tránh hiện tượng đóng lặp lại (do đóng tụ có dung lượng lớn trước)

– Sơ đồ mạch lực.

Phụ tải ba pha

K2 K1

Ap1

K3

– Sơ đồ mạch điều khiển.

Khi cosϕ thấp

cosϕ

thấp

Rđ1

Rđ1

Rt1

Đ1 Rt4

Đ2 Rt5

Rt3

Đ3

2

4

– Sơ đồ mạch điều khiển.

Khi cosϕ cao

Chế độ bằng tay tự động

cosϕcao Rt4

Rt6 Rt5

K2 R2

1

16 17

18

19

20

R1

M1 D1

R3

M3 D3

R1

Đ1

Đ2

R2 R2

R3

Đ3

+

-CT1

1

3 X1 X2

21 22 23

24

25 26 27

28

29 30 31

32

D1

D2

D3

D4

D5

D6

Điều khiển máy bơm nước.

– Bố trí thiết bị:

Tủ

điều khiển P1

P2

Công tắc phao:

Phần công tắc: Có một tiếp điểm thường đóng và một tiếp

điểm thường mở Đối với những động cơ bơm công suất không lớn lắm chừng 1 mã lực trở xuống, có thể dùng trực tiếp tiếp điểm này để đóng cắt Tuỳ theo chức năng của công tắc trong mạch điều khiển mà ta sử dụng một trong hai công tắc cho phù hợp Đế của các tiếp điểm và công tắc được làm bằng nhựa cách điện và có nắp nhựa đậy kín tránh bụi bẩn và nước rơi vào trong công tắc điện

Phần phao dây: Mỗi một công tắc có một cặp phao dây làm

bằng nhựa dẻo, phao dài cỡ 10 cm và đường kính 4,5 cm;

trong phao đổ nước chiếm từ 1/2 đến 2/3 thể tích của phao

Hai phao này được buộc treo vào sợi dây nilon nối với cần truyền động của phần công tắc Khoảng cách dây nối giữa 2 phao ΔH, là khoảng cách chênh mức nước trong bể

ΔH = Hmax - Hmin

Công tắc phao:

Hmin Hmax

Mức nuớc

Tiếp điểm A-A

Chiều nuớc dâng Chiều nuớc hạ

A2

P1 B1 B2 A1

– Sơ đồ mạch điều khiển.

AP N

L

P1 P2

K CT1

Bơm K

K

Truyền động động cơ điện không đồng bộ

HN rhn

r2

r1

K2

K1

Rn T Ap

3 M3

N

rh

ĐN

BA

N

1 CC1 CC2 X1 2 X2

Rd1 Rd2

Rd3

Ph

– Đảo chiều quay – Khởi động bằng điện trở.

– Có ba chế độ hãm điện:

Hãm cơ khí Hãm ng−ợc Hãm động năng – Một chế độ hãm cơ khí

Rt1 Rt2

Ph Ph

Rd3

R1

T

T

T N

N N

KC

HCT HCN

ĐN

HN HN

Rt1 K1 K1

Rt2 K2 Rt3

Rt3

nT

R2 R2

T N nN

Rt4

Rt5

Rt4

Rt5

1

3 4 5 6

7 8

9 10 11

123 1' 3'

1'2'3' 3

123 1' 3'

12 13

14 15

16 17

18 19

20 21 22

23 24

26

25

R3 R3

27 28

29

HN

17 25

2

Tự động chuyển nguồn ATS.

t1 2

t5 t6 t 7

UL

F U

UL

t U

t1-t2: Thời gian trễ 5s (thời gian đảm bảo mất điện lưới)

t3-t4: Thời gian trễ 20s sau khi đã hình thành 80%Uđm.

t5-t6: Thời gian trễ 5s (thời gian đảm bảo có điện lưới)

t6-t7: Thời gian trễ 300s (thời gian máy phát chạy không tải) – Máy phát cho phép khởi động 3 lần, thời gian giữa mỗi lần nghỉ khoảng 15s.

– Cần có các tín hiệu điều khiển: Mất điện áp lưới, đủ điện

áp máy phát.

– Cần có các tín hiệu bảo vệ: đủ áp lực dầu bôi trơn, nhiệt

độ nước làm mát dưới giới hạn cho phép, đủ điện áp máy phát.

Mạch động lực

KF KL

Mạch điều khiển

RA RB RC

RL

Rt3 Rt2 Rt4

RL R200 KL

U

R3

RtĐ

RtT Rt4

DF SCF

1

2

3 4

5 6 7

16 15

17 20 18 19

21

D

RL R200 MF

KF

KL

Rt3

KF RF

Rt2 RL ML

Rt3 KL

KL KF

RL

22 23

26

32

Nhiệt độ

áp lực dầu

SCF

37

+E

+ _

+E R200

r1 r2

r3 r4

vr1 A

N

– Rơle R5 mở đường nhiên liệu cho động cơ điêzen, trước khi khởi động động cơ,

R5 = 1 có nhiên liệu

R5 = 0 cắt nhiên liệu

– Rơle R3 dùng cho động cơ đề (khởi động điêzen) R3 = 1 đề máy

R3 = 0 cắt đề máy

– Rơle RtĐ dùng cho đề lần 2 và lần 3.

Δtđề= 2 s; Δtnghỉ= 15 s – Rơle RtT dùng để đặt tổng thời gian đề máy.

ΔtTổng= Δtđề1+ Δtnghỉ1 + Δtđề2 + Δtnghỉ2 + Δtđề3