GIáo trình này được dựa trên chương trình đào tạo của các ngành công nghệ kĩ thuật cơ khí, ô tô, cơ điện tử. Các ngành trung cấp chuyên nghiệp cao đẳng nghề liên quan, không chuyên về điện.Đây là môn học cơ sở cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở chuyên ngành
Chương Những khái niệm mạch điện Lời nói đầu Giáo trình môn học Kỹ Thuật Điện biên soạn dựa chương trình đào tạo ngành công nghệ kỹ thuật CƠ KHÍ, ÔTÔ, CƠ ĐIỆN TỬ, ngành trung cấp chuyên nghiệp, cao đẳng nghề liên quan (không chuyên điện) Đây môn học kỹ thuật sở cung cấp cho sinh viên kiến thức mạch điện chiều, xoay chiều, máy điện, khí cụ điện, mạch máy phương pháp giải toán mạch điện chiều, xoay chiều pha ba pha Từ vận dụng vào thực tập sản suất thực tiễn đời sống Giáo trình dùng chung cho nhiều ngành, nhiều đối tượng khác có liên quan với kỹ thuật điện Nội dung giáo trình cố gắng tập trung vào vấn đề cho người học làm tài liệu tham khảo cho ngành học khác Giáo trình môn học Kỹ Thuật Điện gồm bảy chương Chương 5,6,7: thời lượng ít, có nhiều vấn đề cần đề cập nên sinh viên phải nắm vững kiến thức học tham khảo thêm sách chuyên ngành điện Mỗi chương có phần câu hỏi tập để sinh viên hệ thống củng cố kiến thức học Mặc dù cố gắng biên soạn cập nhật kiến thức song nội dung giáo trình không tránh khỏi sai sót hạn chế Mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc để giáo trình hoàn thiện Chúng xin chân thành cám ơn đóng góp quý báu thầy cô đồng nghiệp, môn Điện Công Nghiệp, Khoa Điện-Điện Lạnh Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng Đường khó, không khó mà khó lòng người ngại núi e sông TÁC GIẢ Chương Những khái niệm mạch điện MỤC LỤC Chương .4 Mạch điện chiều 1.1 Mạch điện phần tử mạch điện 1.1.1 Khái niệm mạch điện 1.1.2 Kết cấu hình học mạch điện 1.1.3 Các đại lượng đặc trưng cho trình lượng mạch điện .5 1.1.4 Các phần tử mạch điện 1.1.6 Các phương pháp ghép nối nguồn điện 10 1.2 Các định luật mạch điện 12 1.3 Ứng dụng nguồn điện chiều 13 1.4 Các phương pháp giải mạch điện chiều 13 1.4.1 Phương pháp biến đổi tương đương mạch 13 1.4.2 Phương pháp dòng nhánh 17 1.4.3 Phương pháp dòng mắt lưới 17 1.4.4 Phương pháp điện nút 18 Chương 32 Mạch điện xoay chieàu .32 2.1 Mạch điện xoay chiều hình sin pha .32 2.1.1 Định nghóa 32 2.1.2 Caùc đại lượng mạch điện xoay chiều hình sin 33 2.1.3 Biểu diễn dòng điện xoay chiều hình sin 35 2.1.4 Quan hệ dòng điện –điện áp phần tử R-L-C 42 2.1.5 Công suất mạch điện xoay chiều .47 2.2 Mạch điện xoay chiều hình sin ba pha 63 2.2.1 Định nghóa 63 2.2.2 Cách tạo nguồn điện ba pha 63 2.2.3 Đồ thị hình sin-đồ thị véc tơ 64 2.2.4 Định nghóa đại lượng dây pha hệ thống pha 65 2.2.5 Maïch ba pha nối hình 65 Sơ đồ nối dây hình Sao (Y) .65 Quan hệ đại lượng dây pha mạch ba pha đối xứng tải cân 66 2.2.6 Mạch điện ba pha nối hình tam giác (Δ) .67 Sơ đồ nối dây hình tam giác (Δ) .67 Quan hệ đại lượng dây pha mạch ba pha đối xứng tải cân 67 2.2.7 Cách giải mạch ba pha 68 Mạch ba pha đối xứng .68 2.2.8 Công suất mạch ba pha 70 3.1 Từ trường tượng cảm ứng điện từ 84 3.1.1 Khái niệm từ trường 84 3.1.2 Từ trường dòng điện dây dẫn thẳng .85 3.1.3 Từ trường dòng điện ống dây 85 3.1.4 Hiện tượng cảm ứng điện t .86 3.2 Máy biến áp 90 3.2.1 Khái niệm 90 3.2.3 Caáu tạo – nguyên lý làm việc máy biến áp 92 Chương Những khái niệm mạch điện 3.2.4 Máy biến áp pha 93 3.3.5 Maùy biến áp đặc biệt 94 3.3.1 Khái niệm 95 3.3.3 Cấu tạo - Nguyên lý hoạt động động không đồng pha 96 3.3.5 Mở máy động không đồng ba pha 102 3.3.6 Điều chỉnh tốc độ động KĐB pha .108 3.3.7 Các phương pháp hãm động KĐB ba pha .110 3.3.8 Các Phương pháp kiểm tra dây quấn stator động KĐB ba pha .111 3.3.9 Động không đồng pha .113 3.4.2 Cấu tạo máy điện chiều: gồm hai phần .118 4.1 Khí cụ điện hạ áp .133 4.1.1 Cầu chì 133 4.1.2 Caàu dao 135 4.1.3 ptômát (Cầu dao tự động ngắt có cố) 137 4.1.4 Công tắc tơ (Contactor - Magnetic switch) 141 4.1.5 Rơ le nhiệt .142 4.1.6 Khởi động từ (Magnetic start) 143 4.1.7 Nút nhấn 144 4.1.8 Công tắc hành trình .145 4.1.9 Lựa chọn khí cụ điện hạ áp 145 4.2 Mạch máy công nghiệp .147 4.2.1 Phân loại sơ ñoà .147 4.2.2 Mạch điện điều khiển mở máy bảo vệ động không đồng pha .148 4.2.3 Mạch điện điều khiển đảo chiều quay động không đồng pha 149 Các mạch điện tự động khống chế 152 4.2.4 Mạch điện điều khiển mở máy động KĐB pha đổi nối (Y) – tam giaùc(∆) 154 Chương Những khái niệm mạch điện Chương Mạch điện chiều 1.1 Mạch điện phần tử mạch điện 1.1.1 Khái niệm mạch điện Mạch điện tập hợp thiết bị điện nối với dây dẫn thành vòng kín, có dòng điện chạy qua Mạch điện bao gồm: nguồn điện, vật tiêu thụ điện (phụ tải) dây dẫn điện phần tử phụ trợ đóng cắt, bảo vệ, đo lường… Hình vẽ để biểu diễn ký hiệu qui ước gọi sơ đồ mạch điện Nguồn điện: thiết bị biến đổi dạng lượng khác thành lượng điện pin, ắc quy (năng lượng hóa học); máy phát điện chiều, máy phát điện gió (năng lượng học); pin mặt trời (năng lượng mặt trời- quang học)… Phụ tải (hay tải): thiết bị điện tiêu thụ điện biến đổi thành dạng lượng khác quang (đèn điện), (động điện), nhiệt (bếp điện) Dây dẫn: dùng để dẫn dòng điện từ nguồn điện đến phụ tải Các thiết bị phụ trợ: thiết bị đóng cắt (cầu dao, công tắc…); thiết bị bảo vệ (cầu chì, áp tô mát…), thiết bị đo điện (vôn kế, ampe kế…) 1.1.2 Kết cấu hình học mạch điện Nhánh: đoạn mạch gồm phần tử ghép nối tiếp nhau, có dòng điện chạy thông từ đầu đến đầu Nút: giao điểm nhánh trở lên Vòng (mạch vòng): lối khép kín qua nhánh Ví dụ 1.1: Cho mạch điện hìnhvẽ Cho biết mạch điện bao gồm nhánh, nút, vòng? R1 I1 A I2 R2 I3 + U + U R3 Chương Những khái niệm mạch điện B Hình 1.1 Mạch điện gồm: nhánh: • Nhánh 1: gồm phần tử R1 mắc nối tiếp với nguồn E1 • Nhánh 2: gồm phần tử R2 mắc nối tiếp nguồn E2 • Nhánh 3: gồm phần tử R3 nút: A B vòng: • Vòng 1: qua nhánh (1, 3, 1) • Vòng 2: qua nhánh (2, 3, 2) • Vòng 3: qua nhánh (1, 2, 1) 1.1.3 Các đại lượng đặc trưng cho trình lượng mạch điện 1.1.3.1 Dòng điện Dòng điện dòng điện tích chuyển dời có hướng tác dụng điện trường Qui ước: Chiều dòng điện hướng từ cực dương cực âm nguồn từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp Cường độ dòng điện I đại lượng đặc trưng cho độ lớn dòng điện Cường độ dòng điện tính lượng điện tích chạy qua tiết diện thẳng vật dẫn đơn vị thời gian I= dq dt (1.1) Đơn vị dòng điện ampe (A) Bản chất dòng điện môi trường : - Trong kim loại: lớp nguyên tử kim loại có electron, chúng liên kết yếu với hạt nhân dễ bật thành electron tự Dưới tác dụng điện trường electron tự chuyển động có hướng tạo thành dòng điện - Trong dung dịch: chất hoà tan nước phân ly thành ion dương tự ion âm tự Dưới tác dụng điện trường ion tự chuyển động có hướng tạo nên dòng điện - Trong chất khí: có tác nhân bên (bức xạ lửa, nhiệt…) tác động, phần tử chất khí bị ion hoá tạo thành ion tự Dưới tác dụng điện trường chúng chuyển động tạo thành dòng điện 1.1.3.2 Điện áp Chương Những khái niệm mạch điện Điện áp đại lượng đặc trưng cho khả tích lũy lượng dòng điện Trong mạch điện, điểm có điện ϕ định Hiệu điện hai điểm gọi điện áp U U AB = ϕ A − ϕ B (1.2) Trong đó: ϕ A : điện điểm A ϕ B : điện điểm B U AB : hiệu điện A B Đơn vị điện áp vôn (V) Ký hiệu: U, u(t) 1.1.3.2 Công suất Công suất P đại lượng đặc trưng cho khả thu phát lượng điện trường đòng điện Công suất định nghóa tích số dòng điện điện áp: - Nếu dòng điện điện áp chiều dòng điện sinh công dương P > (phần tử hấp thụ lượng) - Nếu dòng điện điện áp ngược chiều dòng điện sinh công âm P < (phần tử phát lượng) Đơn vị công suất watt (W) Đối với mạch điện xoay chiều, công thức tính công suất tác dụng sau: P = U I cos ϕ (1.3) Trong đó: U: điện áp hiệu dụng I : dòng điện hiệu dụng cos ϕ : hệ số công suất ϕ = ϕu − ϕi (1.4) ϕ u : góc pha ban đầu điện áp ϕ i : góc pha ban đầu dòng điện 1.1.4 Các phần tử mạch điện 1.1.4.1 Điện trở Điện trở đặc trưng cho tượng tiêu tán lượng Ký hiệu R R Hình 1.2 Ký hiệu điện trở Đơn vị điện trở Ohm (Ω) 1.1.4.2 Điện dẫn Chương Những khái niệm mạch điện Là nghịch đảo điện trở G= R (1.5) Đơn vị điện dẫn mho (Ω-1) 1.1.4.3 Cuộn dây Ký hiệu L Hình 1.3 Ký hiệu cuộn dây Điện cảm L cuộn dây đặc trưng cho khả tạo nên từ trường Đơn vị điện cảm Henry (H) Nếu i dòng điện chạy qua cuộn dây điện áp hai đầu cuộn dây tính sau: u=L Trong đó: di dt (1.6) di : Tốc độ biến thiên dòng điện theo thời gian dt Trong mạch điện chiều, cuộn dây xem vật dẫn 1.1.4.4 Tụ điện Tụ điện đặc trưng cho tượng tích phóng lượng điện trường Ký hiệu C Hình 1.4 Ký hiệu tụ điện C điện dung tụ điện đơn vị Farad (F) Gọi q điện tích tụ ta có: q = c.u (1.7) Hay dq du =c dt dt (1.8) dq dt (1.9) Mà i= Chương Những khái niệm mạch điện i=c => du dt (1.10) 1.1.4.5 Nguồn điện áp độc lập Nguồn điện áp độc lập phần tử hai cực mà điện áp không phụ thuộc vào giá trị dòng điện cung cấp từ nguồn sức điện động nguồn u (t ) = e(t ) (1.11) u(t) + i(t) u(t) + e(t) - e(t) i(t) Hình 1.5 Nguồn điện áp độc lập Nguồn áp chiều: Hình 1.6 Nguồn áp xoay chiều: Hình 1.7 1.1.4.6 Nguồn dòng độc lập Nguồn dòng độc lập phần tử hai cực mà dòng điệncủa không phục thuộc vào giá trị điện áp hai cực nguồn i (t ) = j (t ) (1.12) Hình 1.8 nguồn dòng độc lập 1.1.4.7 Nguồn phụ thuộc Nguồn áp phụ thuộc: Chương Những khái niệm mạch điện Nguồn dòng phụ thuộc: Nguồn áp điều khiển nguồn áp: (Nguồn áp phụ thuộc áp) Hình 1.9 Nguồn áp phụ thuộc áp Phần tử phát điện áp U phụ thuộc vào điện áp U (Khi U1 thay đổi điện áp U2 thay đổi theo) theo biểu thức : U2 = αU1, α: thứ nguyên Nguồn áp điều khiển nguồn dòng: (Nguồn dòng phụ thuộc áp) Hình 1.10 Nguồn dòng phụ thuộc áp Phần tử phát dòng I2 phụ thuộc vào điện áp U1 (Khi U1 thay đổi dòng điện I2 thay đổi theo) theo hệ thức: I2 = gU1 Đơn vị đo g Siemen (S) mho ( Ω-1) Nguồn dòng điều khiển nguồn dòng: (Nguồn dòng phụ thuộc dòng) Phần tử phát dòng I phụ thuộc vào dòng I1 (Khi I1 thay đổi dòng điện I2 thay đổi theo) theo biểu thức: I2 = βI1, β: thứ nguyên Hình 1.11 Nguồn dòng phụ thuộc dòng Chương Những khái niệm mạch điện Nguồn dòng điều khiển nguồn áp: (Nguồn áp phụ thuộc dòng) Hình 1.12 Nguồn áp phụ thuộc dòng Phần tử phát điện áp U phụ thuộc vào dòng điện I (Khi I1 thay đổi điện áp U2 thay đổi theo) theo biểu thức: U2 = R I1 Đơn vị đo R ohm (Ω) 1.1.6 Các phương pháp ghép nối nguồn điện Trong thực tế ta ghép nối nguồn điện chiều để tăng dung lượng đạt mức điện áp phù hợp với nhu cầu sử dụng Ghép nối tiếp nguồn điện: cần điện áp chiều lớn điện áp nguồn điện riêng lẻ, ta ghép nối tiếp nguồn điện để đạt mức điện áp phù hợp với nhu cầu sử dụng Ví dụ: ghép nối tiếp nguồn điện DC có sức điện động A E1 E2 E3 +- +- +- B EAB = E1 + E2 + E3 (1.12) Ghép song song nguồn điện: cần tăng dung lượng nguồn ta mắc song song nguồn điện chiều Ví dụ: ghép song song nguồn điện DC có sức điện động E1 +E2 A B +E3 +- EAB = E1 = E2 = E3 (1.13) Ghép hỗn hợp nguồn điện: ta ghép hỗn hợp nguồn điện chiều để đạt thông số phù hợp điện áp dung lượng nguồn Ví dụ: ghép hỗn hợp nguồn điện DC có sức điện động 10 Chương Khí cụ điện – mạch điện Hình 4.10 Nguyên lí làm việc: Ta dùng tay đóng áptômát Cần 5, móc móc chặt với nhờ lò xo số Khi dòng điện vượt trị số định mức lực hút nam châm số đủ sức hút miếng thép số thắng lực cản lò xo số làm cho móc số cần nhả ra, lò xò kéo làm tiếp điểm ngắt mạch Loại áptômát có cấu tác động ngắt kiểu điện từ Công dụng loại này: dùng để đóng ngắt bình thường theo yêu cầu Khi có cố mạch áptômát tự động ngắt mạch Sau sửa chữa xong cố ta đóng lại, áptômát làm việc bình thường Tham số áptômát dòng diện cực đại - Điện áp làm việc lớn từ 220 - 500V - Dòng điện định mức cho phép qua lâu dài 5,10,15, 20, 30… 800A Áptômát điện áp cực tiểu Cấu tạo: Hình 4.11 Nguyên lý làm việc: Khi đóng áptômát móc khóa cần 5, đủ điện áp lực từ cuộn dây số thắng lực kéo lò xo số Khi điện áp tụt xuống trị số định mức lực từ cuộn dây số yếu đi, từ lực hút cuộn dây số không đủ sức thắng lực kéo lò xo làm móc số tự do, cần bị buông lỏng nên lò xo số kéo tiếp điểm ngắt mạch cắt điện vào phụ tải 138 Chương Khí cụ điện – mạch điện Trên áptômát điện áp thấp thường ghi số sau: dòng diện cho phép qua 5,10,15…A Điện áp định mức từ 220 380V, điện áp cắt từ 170 - 330V ptômát cấu ngắt= lưỡng kim nhiệt: Hình 4.12 Muốn đóng áptômát ta phải dùng tay Lúc cố tiếp điểm áptômát đóng (làm việc bình thường) Khi mạch điện bị tải, dòng điện tải chạy qua lưỡng kim Sau thời gian xác định lưỡng kim bị giản dài đẩy vào đòn 6, móc cần bị buông lỏng nhờ lò xo làm cho tiếp điểm mở ra, mạch điện bị cắt Thời gian mở tiếp điểm phụ thuộc vào dòng điện tải, dòng điện lớn cắt nhanh ptômát có cấu tác động = lưỡng kim nhiệt dùng nhiều công nghiệp dân dụng cấu tạo đơn giản giá thành thấp Các cở áptômát dạng : 5A,10,15,20,25,30,40A Áptômát chống dòng điện rò (ELCB=Earth Leakage Circuit Breaker) Hình 4.13 139 Chương Khí cụ điện – mạch điện Hình 4.14 Dòng điện qua dây pha= dây pha không dòng điện qua dây trung tính dây trung tính Hình 4.15 Dòng điện qua cân dòng điện qua Về ELCB gồm phần: - Một biến dòng lõi cân - Rơ le phân cực hay không phân cực - Cơ cấu đóng ngắt - Hệ thống tiếp điểm Muốn đóng ELCB ta phải dùng tay Khi hoạt động bình thường dòng diện rò dòng điện qua dây pha = dòng điện qua dây trung tính.Vì vậy, không tạo từ trường lõi biến dòng nên dòng điện cuộn dây dò tìm = Nếu có tượng rò điện, dòng điện dây pha dòng điện qua dây trung tính không →bên lõi biến dòng có từ trường biến thiên→cuộn dây dò tìm có dòng điện cảm ứng tác động lên rơ le phân cực làm hệ thông tiếp điểm tác động ngắt mạch, cắt dòng điện qua tải Các cở dòng rò định mức thông dụng: 10mA,30mA 100mA Việc chọn dòng rò bảo vệ an toàn điện tùy thuộc vào điều kiện ẩm ướt môi trường dây dẫn Ở khí hậu Việt Nam nên chọn Irò =30mA f Một số ký hiệu thiết bị đóng cắt chức bảo vệ theo tiêu chuẩn IEC I > : Bảo vệ q dịng (Áptơmát bảo vệ dòng) I> S : Bảo vệ dịng có chọn lọc (Áptơmát bảo vệ q dịng có chọn lọc) I∆ : Áptơmát chống dịng rị với I ∆N ≥ 100mA Áptơmát chống dịng rị với I ∆N ≤ 30mA : Áptơmát chống dịng rị có đặc tính đóng ngắt có chọn lọc : Áptơmát tổng hợp (bảo vệ dòng chống dòng rò với I ∆N ≤ 100mA) 140 Chương Khí cụ điện – mạch điện : Áptơmát tổng hợp (bảo vệ q dịng chống dịng rị với I ∆N ≤ 100mA) : Áptơmát bảo vệ dòng chống dòng rò với I ∆N = 10mA có cực ngắt cực trung tính đóng theo đóng : Áptơmát bảo vệ q dòng chống dòng rò với I ∆N = 10mA có cực đóng ngắt cực trung tính khơng đóng theo : Áptơmát chống dịng rị có đặc tính đóng ngắt có chọn lọc; có bảo vệ q điện áp 4.1.4 Công tắc tơ (Contactor - Magnetic switch) Công tắc tơ khí cụ đóng ngắt hạ truyền động điện từ Công tắc tơ dùng để điều khiển mạch điện từ xa Khác với áptômát, công tắc tơ không bảo vệ mạch điện mà làm nhiệm vụ đóng ngắt mạch điện chiều hay xoay chiều (U < 500V) Cấu tạo: Công tắc tơ gồm tiếp điểm tiếp điểm phụ Các tiếp điểm dùng để đóng ngắt dòng điện phụ tải Chúng thường đặt buồng dập hồ quang Các tiếp điểm phụ dùng để thực chức đóng ngắt mạch điện điều khiển Gồm có loại tiếp điểm: tiếp điểm thường đóng NC (Normally Close) tiếp điểm thường mở NO (Normally Open) Hình 4.16 1.Cuộn dây (coil); 2.Lõi thép cố định; 3.Lõi thép di động; 4.Lò xo; 5.Tiếp điểm chính; 6.Tiếp điểm phụ thường đóng; 7.Tiếp điểm phụ thường mở Nguyên lý làm việc: Khi cuộn dây rơ le có điện, lực từ cuộn dây hút mạch từ di động 3, làm cho tiếp điểm 5, tiếp điểm phụ thường mởû đóng lại tiếp điểm phụ thường đóng mở 141 Chương Khí cụ điện – mạch điện Khi cuộn dây rơ le điện tác dụng lò xo đưa tiếp điểm trở trạng thái ban đầu Ký hiệu: 4.1.5 Rơ le nhiệt Cấu tạo: Hì nh 4.17 Nguyên lý làm việc: Dòng điện mạch bảo vệ qua phần tử đốt nóng 1, phần tử đốt nóng đặt gần lưỡng kim 2,3 có hệ số giãn nở nhiệt khác Tiếp điểm rơle nhiệt mắc nối tiếp mạch điều khiển Khi dòng điện I mạch cần bảo vệ tăng mức chỉnh sẵn, lưỡng kim bị nung nóng mức Vì kim loại có hệ số giãn nở nhiệt lớn kim loại nên lưỡng kim bị uốn cong lên trên, trượt khỏi đòn bẩy Lò xo tác động mở tiếp điểm ngắt dòng điện mạch điều khiển Khi phận đốt nóng nguội đi, lưỡng kim hết cong, ấn nút phục hồi khôi phục trạng thái thường đóng tiếp điểm Dòng điện tác động rơ le nhiệt điều chỉnh cách thay đổi lực lò xo (phạm vi từ 80-120% Iđm) Phân loại, ký hiệu, công dụng: Phân loại rơle nhiệt: theo hình thức sau Đốt trực tiếp: Dòng điện trực tiếp qua lưỡng kim, loại cấu tạo đơn giản thay đổi dòng điện định mức phải thay đổi lưỡng kim khác nên không tiện Đốt nóng gián tiếp: Dòng điện qua điện trở đốt nóng đặt bên Nhiệt lượng tỏa làm lưỡng kim bị cong Cách có ưu điểm thay đổi dòng điện định mức 142 Chương Khí cụ điện – mạch điện cần thay đổi phận đốt nóng, không cần thay đổi lưỡng kim Nhược điểm: Khi bội số tải mạch điện lớn dây đốt nóng đạt tới nhiệt độ cao không khí truyền nhiệt nên lưỡng kim chưa tác động dây đốt nóng bị hỏng Đốt tổng hợp: Vừa đốt nóng trực tiếp gián tiếp nên tốt Ký hiệu: Công dụng rơle nhiệt: dùng để bảo vệ tải (Over Load) động điện 4.1.6 Khởi động từ (Magnetic start) Cấu tạo: Khởi động từ thiết bị điện từ dùng để điều khiển từ xa, bảo vệ tải bảo vệ điện áp cho động điện xoay chiều Bộ phận khởi động từ công tắc tơ rơ le nhiệt Nguyên lý làm việc : Mạch điện làm việc khởi động từ dùng để điều khiển động pha Để động mở máy ta nhấn nút ON , cuộn dây nam châm số có điện Mạch điện từ pha C qua nút OFF – ON qua tiếp điểm số – cuộn dây số1 - pha A làm kín mạch, dẫn đến đóng tiếp điểm số đưa điện pha làm quay động cơ, đồng thời tiếp điểm phụ số đóng lại tự giữ mạch điện thay cho nút nhấn ON, động tiếp tục làm việc Khi có cố tải, dòng điện qua phần tử đốt nóng tăng cao làm cho tiếp điểm thường đóng số mở ra, cuộn dây số điện tiếp điểm số mở ra, mạch điện hở ngừng cấp điện cho động Muốn động ngừng lại ta nhấn nút OFF cuộn dây số điện làm nhả lõi Fe non 2, tiếp điểm số mở ra, mạch điện hở, động ngừng quay Khởi động từ có công tắc tơ gọi khởi động từ đơn, có hai công tắc tơ gọi khởi động từ kép 143 Chương Khí cụ điện – mạch điện Hình 4.18 4.1.7 Nút nhấn Nút nhấn đơn (Nút nhấn tầng) có lọai: Nút nhấn thường mở Nút nhấn thường đóng Hình 4.19 Ký hiệu Nút nhấn thường mở thường đóng Hình 4.20 Nút nhấn kép (Nút nhấn tầng): Hình 4.21 144 Ký hiệu Nút nhấn Chương Khí cụ điện – mạch điện Ký hiệu Hình 4.22 4.1.8 Công tắc hành trình Cấu tạo Hình 4.23 Nguyên lý làm việc: Được gắn hành trình làm việc bàn máy A Khi bàn máy A di chuyển hết hành trình va vào nút nhấn làm tiếp điểm thøng đóng mở ra, tiếp điểm thøng mở đóng lại, tác động đến mạch khống chế làm bàn máy ngừng lại Ký hiệu: 4.1.9 Lựa chọn khí cụ điện hạ áp Điều kiện chọn cầu chì: Iđmvỏ cầu chì ≥ Itt Uđmvỏ cầu chì ≥ Uđm phụ tải Nếu phụ tải ổn định dòng khởi động tăng vọt Điều kiện chọn dòng điện dây chảy phải lớn dòng điện mạch điện IttIđmdc 145 Chương Khí cụ điện – mạch điện Trong : Itt dòng điện tính toán mạch cần bảo vệ Iđmdc dòng điện định mức dây chảy Khi dòng điện mạch 10A chọn dây chảy 10A Ta chọn dây chảy cho mạng điện chiếu sáng sinh hoạt 0,8 cho dòng điện cho phép lâu dài dây dẫn Iđmdc = 0,8 [I] [I]:Dòng điện cho phép lâu dài dây dẫn tra sổ tay dây dẫn Phụ tải động điện không đồng Khởi động động cơ, dòng điện khởi động không làm đứt dây chảy ta có công thức sau: I tt = I kd α IKĐ = (5 –7) Iđm α hệ số tùy thuộc vào điều kiện mở máy động Nếu động mở máy nhẹ(hay không tải) thời gian mở máy nhanh chọn α = 2,5 Nếu điều kiện mở máy nặng nề thời gian mở máy kéo dài chọn α = 1,6 Các trường hợp khác chọn giá trị trung gian từ 1,6 2,5 Trong đó: Ikhởi động max dòng điện khởi động lớn động Cách lựa chọn cầu dao m cầu dao ≥ m lưới điện Iđm cầu dao ≥ Iđm phụ tải Cách lựa chọn áp tô mát: m CB > m lưới điện Iđm CB > Iđm phụ tải Itác động cấu ngắt =(1,1-1,3).Iđm Cách lựa chọn công tắc tơ: Cách 1: Theo dòng điện cho phép lớn tiếp điểm (Ghi mã số công tắc tơ) m công tác tơ≥ m lưới điện (nguồn) m cuộn dây(coil)= U mạch điều khiển Icplớn tiếp điểm > Iđm động Cách 2: Dựa vào điện áp định mức lưới sử dụng theo bảng tham số ghi thân công tắc tơ để chọn cho phù hợp 146 Chương Khí cụ điện – mạch điện (Công suất ghi thân phải lớn công suất định mức động cơ) Cách lựa chọn rơ le nhiệt: Iđm rơ le nhiệt>Itt Chỉnh dòng điện tác động lưỡng nhiệt =1,25.Iđm động Cách lựa chọn khởi động từ: Theo cách chọn công tác tơ rơ le nhiệt học phần trước 4.2 Mạch máy công nghiệp 4.2.1 Phân loại sơ đồ Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ biểu diễn mạch điện Nó nói rõ thứ tự nối thiết bị lại với nguyên lý làm việc mạch Khi mạch điện động pha sơ đồ nguyên lý vẽ cho pha Hình 4.24 Sơ đồ chi tiết: Sơ đồ biểu diễn tất phần tử thiết bị điện mạch động lực mạch điều khiển Trên sơ đồ, phần tử thiết bị bố trí theo cách mạch điện, mà không theo vị trí không gian thật Đọc sơ đồ chi tiết ta hiểu thứ tự trình điện từ xảy mạch ta thực thao tác điều khiển Sơ đồ lắp ráp: Dùng lắp ráp thiết bị mạch sơ đồ dụng cụ đo phần tử thiết bị đặt tương ứng với vị trí thật Sơ đồ rõ loại dây dẫn, tiết diện phương pháp lắp đặt 147 Chương Khí cụ điện – mạch điện Hình 4.25 4.2.2 Mạch điện điều khiển mở máy bảo vệ động không đồng pha Trong sơ đồ mạch điện máy công cụ bao gồm mạch: Mạch động lực mạch điều khiển Mạch động lực: mạch cấp điện cho động qua cầu dao hay CB, cầu chì, tiếp điểm công tắc tơ, phần tử đốt nóng rơ le nhiệt Mạch điều khiển: mạch điện qua nút nhấn, cuộn dây công tắc tơ, tiếâp điểm phụ công tắc tơ, tiếp điểm khống chế rơ le nhiệt Khi biểu diễn mạch động lực vẽ nét liền đậm, mạch điều khiển vẽ nét liền mảnh Sơ đồ mạch điện: 148 Chương Khí cụ điện – mạch điện Hình 4.26 Nguyên lý làm việc: Mở máy: Ta đóng cầu dao CD, CB1 nhấn nút ON dòng điện chạy qua cuộn dây K khởi động từ Các tiếp điểm K đóng đưa điện pha lưới vào dây quấn stator làm động quay Đồng thời tiếp điểm phụ thường mở K khởi động từ mắc song song với nút ON đóng lại ( tiếp điểm phụ thường mở K gọi tắt tiếp điểm trì hay tiếp điểm phân mạch) Do ta không ấn vào nút ON, nút nhấn ON trở vị trí thường mở cũ dòng điện chạy qua cuộn K để trì mạch Dừng máy: Nhấn nút OFF cuộn dây K điện tiếp điểm thường mở mở ra,mạch điện hở, động ngắt khỏi lưới điện ngừng quay Bảo vệ:Trong sơ đồ này, cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch cho động cơ, rơ le nhiệt dùng để bảo vệ tải cho động Khi động bị tải rơ le nhiệt tác động mở tiếp điểm thường đóng RN làm cuộn dây K điện làm động ngắt khỏi lưới điện Ưu điểm sơ đồ điện áp lưới giảm đến mức (hay điện đột ngột) cuộn dây K không đủ lực hút, tiếp điểm mở động cắt khỏi lưới điện Khi điện áp phục hồi động không tự mở máy, bảo đảm không xảy trường hợp hàng loạt động tự mở máy, dòng điện mở máy lớn làm mạng điện cung cấp bị tải Trong trường hợp yêu cầu tránh tình trạng đứt pha (thường xảy dùng cầu chì bảo vệ) ta dùng áptômát thay cho cầu chì cầu dao ptômát vừa bảo vệ ngắn mạch, vừa bảo vệ tải, để điều khiển động người ta dùng công tắc tơ 4.2.3 Mạch điện điều khiển đảo chiều quay động không đồng pha Sơ đồ mạch điện đảo chiều quay dùng cầu dao đảo: 149 Chương Khí cụ điện – mạch điện Hình 4.27 Thao tác vận hành: Đóng cầu dao CD1, đóng cầu dao CD2 phía I , thứ tự pha vào động A,B,C; động quay theo chiều Đóng cầu dao CD2 phía II, thứ tự pha vào động A,C,B Động đảo chiều quay Mạch điện điều khiển đảo chiều quay động KĐB pha dùng nút bấm đơn: Sơ đồ mạch điện: Hình 4.28 Nguyên lý làm việc: Chạy theo chiều thuận ( Forward): Sau đóng cầu dao CD, CB1, ta ấn nút FOR cuộn dây KT có điện làm đóng tiếp điểm KT đưa điện pha làm quay động theo chiều thuận đồng thời tiếp điểm phụ thường mở KT đóng lại để trì mạch điện, tiếp điểm phụ thường đóng KT mạch KN mở ra, làm mạch KN hở mạch, động tiếp tục quay theo chiều thuận Chạy theo chiều ngược (Reverse): Muốn động quay theo chiều ngược ta nhấn nút OFF, cuộn dây KT điện, tiếp điểm KT mở tiếp điểm phụ trở trạng thái ban đầu Sau ta nhấn nút REV, cuộn dây KN có điện làm đóng tiếp điểm KN mạch động lực đưa điện pha vào động cơ, với thứ tự pha thay đổi làm động quay 150 Chương Khí cụ điện – mạch điện theo chiều ngược lại, tiếp điểm phụ thường mở KN đóng lại để trì mạch điện thay cho nút REV Đồng thời tiếp điểm phụ thường đóng KN mở làm mạch KN hở mạch, động tiếp tục quay theo chiều ngược lại Ở đây, người ta khoá chéo mạch điện KT, KN tiếp điểm thường đóng để tránh công tắc tơ làm việc lúc Ngoài người ta khoá chéo công tắc tơ khóa liên động khí ( kiểu đòn bẩy) Mạch điện đảo chiều quay dùng nút bấm kép (nút bấm liên động) Sơ đồ mạch điện: HÌnh 4.29 Nguyên lý làm việc: Chạy theo chiều thuận (Forward): Ta đóng cầu dao CD ấn nút FOR cuộn dây KT có điện, làm đóng tiếp điểm KT mạch động lực đưa điện pha làm động quay theo chiều thuận, tiếp điểm phụ thường mở KT đóng lại để trì mạch điện, đồng thời nút nhấn thường đóng FOR mở ra, tiếp điểm phụ thường đóng KT mở ra, (mạch KN hở mạch), động tiếp tục quay theo chiều thuận Chạy theo chiều nghịch (Reverse) 151 Chương Khí cụ điện – mạch điện Ta nhấn nút REV, nút nhấn thường mở REV đóng, nút nhấn thường đóng REV hở ra→ cuộn dây KT điện → tiếp điểm trở trạng thái ban đầu Lúc cuộn dây KN có điện→ Tiếp điểm phụ thường mở KN đóng lại để trì mạch điện, tiếp điểm phụ thường đóng KN mở làm mạch điện KT hở mạch, tiếp điểm KN mạch động lực đóng lại đưa điện pha với thứ tự pha thay đổi làm động quay theo chiều ngược lại Dừng máy: muốn động dừng lại ta nhấn nút OFF cuộn dây điện, tiếp điểm trở trạng thái ban đầu, mạch điện hơ,û động ngừng quay Bảo vệ: người ta dùng cầu chì CC để bảo vệ ngắn mạch bảo vệ tải rơ le nhiệt RN Các mạch điện tự động khống chế Trong máy công cụ nhiều phải giới hạn đầu chuyển động hạn chế chuyển động cầu trục, hạn chế chuyển động lên xuống xà ngang máy cở lớn máy khoan, máy bào giưòng,hạn chế chuyển động phía bàn máy phay giường … có sử dụng mạch điện tự động giới hạn hành trình đảo chiều Mạch điện tự động giới hạn hành trình Các cấu bàn máy, bàn dao, máy cắt gọt kim loại thường chuyển động giới hạn định Để hạn chế hành trình phận chuyển động người ta dùng công tắc hành trình bố trí vị trí định sẵn Sơ đồ mạch điện: Hình 4.30 Nguyên lý làm việc: Sơ đồ chuyển động thẳng bàn máy A cho động Đ đảm nhiệm chuyển động phạm vi đoạn BC Ở hai đầu B C đặt hai công tắc hành trình LS1,LS2 152 ... Nhö vậy, mạch điện có điện trở mắc nối tiếp, ta có: - Dòng điện chạy qua điện trở - Điện áp toàn mạch tổng điện áp điện trở - Điện trở tương đương mạch tổng điện trở thành phần Mạch điện trở mắc... trưng cho trình lượng mạch điện 1.1.3.1 Dòng điện Dòng điện dòng điện tích chuyển dời có hướng tác dụng điện trường Qui ước: Chiều dòng điện hướng từ cực dương cực âm nguồn từ nơi có điện cao đến... phát lượng điện trường đòng điện Công suất định nghóa tích số dòng điện điện áp: - Nếu dòng điện điện áp chiều dòng điện sinh công dương P > (phần tử hấp thụ lượng) - Nếu dòng điện điện áp ngược