Bài giảng Trang bị điện điện tử

Đối với hệ thống sử dụng động cơ điện 1 chiều làm việc trong hệ thống truyền động điên kiểu hệ kín thƣờng ngƣời ta phải sử dụng các bộ biến đổi để cung cấp nguồn điện áp một chiều cho [r]

BÀI GIẢNG

TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: TS ĐỖ TUẤN KHANH

ThS LÊ THỊ MINH TÂM

Th.S TRẦN VĂN CHƢƠNG

Ngày nay, lĩnh vực sản xuất kinh tế quốc dân, điện khí hố, khí hố tự động hoá liên quan chặt chẽ với Đòi hỏi kỹ sư điện, điện tử, kỹ sư khí cần trang bị kiến thức phần tử điều khiển, các phần tử bảo vệ khâu bảo vệ, nguyên tắc điều khiển tự động truyền động điện hệ thống trang bị điện điện tử máy công nghiệp

Bài giảng Trang bị điện - điện tử biên soạn với nội dung cô đọng, đầy đủ theo đề cương chi tiết học phần Trang bị điện - điện tử cho sinh viên Đại học quy, ngành Cơng nghệ kỹ thuật điện, điện tử làm tài liệu học tập nghiên cứu dễ dàng, hiệu Ngoài dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành khí hàn, khí chế tạo bạn đọc Tài liệu lưu hành nội trường Đại học SPKT Hưng Yên

Nội dung tài liệu chia thành chương:

Chương Nguyên tắc điều khiển tự động truyền động điện Chương Trang bị điện-điện tử nhóm máy cắt kim loại Chương Trang bị điện-điện tử máy nâng vận chuyển Chương Trang bị điện-điện tử thiết bị gia nhiệt

Chương Trang bị điện-điện tử máy hàn điện Chương Thực tập trang bị điện

Tài liệu qua chỉnh sửa tái tránh khỏi khiếm khuyết, nhóm biên soạn chúng tơi mong nhận đóng góp ý kiến bạn đọc, em sinh viên đồng nghiệp để tài liệu hồn thiện

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về: Khoa Điện-Điện Tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, Email: ddtu@utehy.edu.vn

Hưng Yên, ngày 01 tháng 12 năm 2016

Chƣơng Nguyên tắc điều khiển tự động truyền động điện

1.1 Khái niệm chung

1.2 Các nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hở 1.3 Nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hệ kín

1.4 Phương pháp thiết kế sơ đồ điều khiển 13

Câu hỏi tập chương 26

Chƣơng Trang bị điện-điện tử nhóm máy cắt kim loại 27 2.1 Yêu cầu chung trang bị điện phân loại máy cắt kim loại 27

2.2 Trang bị điện máy tiện 30

2.3 Trang bị điện máy doa 34

Câu hỏi tập chương 38

Chƣơng Trang bị điện-điện tử máy nâng vận chuyển 39

3.1 Khái niệm phân loại 39

3.2 Trang bị điện - điện tử thang máy 42

3.3 Trang bị điện - điện tử băng tải 50

Câu hỏi tập chương 56

Chƣơng Trang bị điện-điện tử thiết bị gia nhiệt 57

4.1 Khái niệm phân loại 57

4.2 Trang bị điện - điện tử, lò điện trở 58

4.3 Trang bị điện - điện tử lò cảm ứng 65

4.4 Trang bị điện - điên tử lò hồ quang 70

Câu hỏi tập chương 79

Chƣơng Trang bị điện-điện tử máy hàn điện 80

5.1 Yêu cầu đặc điểm trang bị điện-điện tử máy hàn điện 80

5.2 Trang bị điện-điện tử máy hàn hồ quang 118

5.3 Trang bị điện-điện tử máy hàn tiếp xúc 126

Câu hỏi tập chương 136

Chƣơng Thực tập trang bị điện 137

Chương 1: CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Khái niệm chung

Khi mở máy động có cơng suất trung bình lớn ngƣời ta phải dùng biện pháp hạn chế dòng khởi động nhƣ: Mở máy qua điện trở, điện kháng, máy biến áp tự ngẫu, mở máy đổi nối Sao-Tam giác Trong trình khởi động muốn tốc độ động tăng dần đến giá trị định mức, ta phải tìm cách loại dần phần tử mở máy Một cách tổng quát ta có sơ đồ mạch động lực, đặc tính tĩnh, đặc tính động trình mở máy động điện chiều, xoay chiều nhƣ hình vẽ

K

cc cc

I®m

n

K2

R2 R1

R1 R2

I2 I

n®m

n0

I1

K1

Ð K

CKĐ

Ap

F

§

K2

r1

r

n

r2

r1

K

n®m n0

I®m I2 I1 I

K1

I n(v/p)

I1 I2 n1

n2

t1 t1 t

n=f(t)

I=f(t)

Nhìn vào đặc tính tĩnh đặc tính động ta có nhận xét:

- Quá trình khởi động theo chiều mũi tên, tốc độ động tăng dần ứng với việc loại dần cấp điện trở phụ

- Nếu ta sử dụng thiết bị để đo khoảng thời gian từ 0- t1, t1-t2 rơle thời

gian ta phát lệnh điều khiển làm thay đổi tham số mạch điện ( RP,

XP ) điều khiển trình theo mong muốn gọi tự động khống chế theo nguyên

tắc thời gian

- Nếu nhƣ ta sử dụng thiết bị đo tốc độ nhƣ rơle ly tâm, máy phát tốc để đo tốc độ n1, n2 tƣơng tự nhƣ ta có tự động khống chế theo nguyên tắc tốc độ

- Nếu sử dụng rơ le dòng điện để đo dòng điện I1, I2 tƣơng tự ta có phƣơng pháp tự động khống chế theo nguyên tắc dòng điện

- Trong thực tế có nhiều phận máy làm việc bị giới hạn góc quay hay quãng đƣờng định ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp khống chế theo nguyên tắc hành trình

1.2 Các nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hở 1.2.1 Nguyên tắc điều khiển theo thời gian

 Nội dung nguyên tắc

Điều khiển theo nguyên tắc thời gian dựa sở thông số làm việc mạch biến đổi theo thời gian Những tín hiệu điều khiển phát theo quy luật thời gian cần thiết để làm thay đổi trạng thái hệ thống Những phần tử thụ cảm đƣợc thời gian để phát tín hiệu cần đƣợc chỉnh định dựa theo ngƣỡng chuyển đổi đối tƣợng Ví dụ nhƣ tốc độ, dịng điện, mơ men động đƣợc tính tốn chọn ngƣỡng cho thích hợp cho hệ thống truyền động điện cụ thể

Những phần tử thụ cảm đƣợc thời gian gọi rơ le thời gian Nó tạo nên đƣợc khoảng thời gian trễ (duy trì) kể từ lúc có tín hiệu đƣa vào (mốc khơng) đầu vào đến phát đƣợc tín hiệu đƣa vào phần tử chấp hành

Các cấu trì thời gian là: cấu lắc, cấu điện từ, khí nén, cấu điện tử, tƣơng ứng rơ le loại đó,…

Bằng giải tích đồ thị mà ngƣời ta xác định số cấp điện trở phụ mở máy, giá trị điện trở cấp, đặc tính động để chỉnh định thời gian tác động rơ le, khoảng thời gian đƣợc tính tƣơng đối nhƣ sau:

t = J

M M M

M dg

dg

dg

dg

1

2

2

ln







Ví dụ minh hoạ

Mạch mở máy động điện chiều qua hai cấp điện trở phụ mạch phần ứng:

K3 K

K1

+ + -

-§

CKT

r1 r2 K1

K1 M

K1 D

1

3

5

Rt1 K2

K2 K2 Rt1

K3 K3

Rt2 Rt2 K3

7

11 13

Hình 1.2 Mạch điều khiển theo nguyên tắc thời gian

Trong sơ đồ không giới thiệu cách cấp nguồn nhƣng cần phải lƣu ý chỗ có nguồn phải đƣợc cấp đầy đủ trƣớc vận hành, cần ý đến nguồn kích từ

Để điều khiển cho động làm việc, trƣớc tiên ta cấp nguồn cho cuộn kích từ, đóng thiết bị cấp nguồn cho mạch động lực mạch điều khiển chuẩn bị làm việc Điều khiển cho động mở máy cách bấm nút mở máy M -> Cuộn dây cơng tắc tơ K1 có điện, đóng tiếp điểm K1(3-5) để trì, tiếp điểm K1 mạch động lực đóng lại, phần ứng động đƣợc nối vào nguồn mở máy qua cấp điện trở phụ r1 r2 Đồng thời rơ le thời gian Rt1 mạch điều khiển có điện bắt đầu đếm, sau khoảng thời gian tiếp điểm thƣờng mở đóng chậm Rt1(5-9) đóng lại -> K2 có điện, đóng K2(5-9) để trì, tiếp điểm K2 mạch động lực đóng lại, loại cấp điện trở phụ r1 khỏi mạch phần ứng, đồng thời tiếp điểm K2(5-7) mở để cắt điện Rt1, cuộn dây rơ le thời gian Rt2 có điện, sau khoảng thời gian đóng tiếp điểm Rt2(9-13) để cấp nguồn cho K3 loại nốt điện trở phụ r2 tiếp điểm K3(9-11) mở đế cắt điện Rt2; Động tăng tốc làm việc ổn định tốc độ định mức, trình mở máy kết thúc

Muốn dừng máy ta ấn nút D, công tắc tơ K1, K2 K3 điện, phần ứng động đƣợc cắt khỏi nguồn dừng lại

Thời gian chỉnh định cấp điện trở đƣợc tính theo công thức: ti= Tci ln

Mc M

Mc M

 

2

Trong Tci : số thời gian điên động cở đặc tính có điện trở phụ cấp thứ i Những yếu tố ảnh hưởng đến nguyên tắc

1.2.2 Nguyên tắc điều khiển theo tốc độ

 Nội dung nguyên tắc

Để khống chế theo nguyên tắc ta phải đo đƣợc tốc độ động cơ, đo trực tiếp rơle kiểm tra tốc độ, nhƣng hệ thống khống chế có nhiều cấp điện trở việc điều khiển gặp nhiều khó khăn thực tế sử dụng Ngồi ta cịn đo tốc độ máy phát tốc nhƣng hệ thống đơn giản tiêu kinh tế thấp (máy phát tốc có giá thành cao) nên dùng loại Thông thƣờng ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp đo gián tiếp

+ Đối với động điện chiều, đo tốc độ thông qua sđđ phần ứng động EĐ= Ke..n (dùng rơ le điện áp mắc song song với phần ứng động cơ)

+ Đối với động KĐB, đo tốc độ gián tiếp qua sđđ rotor, tần số dòng điện rotor hệ số trƣợt

 Sơ đồ đặc trưng cc

cc G2

K

G2

R2 R1

G1 §

CK§

G1

1

2

K

Hình1.3 Điều khiển theo nguyên tắc tốc độ

Theo định luật Kirchhoff ta có: Vịng UG1= Eƣ + Iƣ Rƣ = Ke..n1+ Iƣ Rƣ

Vòng UG2= + Iƣ( Rƣ+R2) =Ke..n2+ Iƣ (Rƣ+R2)

Xét trƣờng hợp 1: Khi tốc độ động tăng đến tốc độ n1

UG1= Eƣ + Iƣ Rƣ = Ke..n1+ Iƣ Rƣ = UG1tđ

Dẫn đến rơle điện áp G1 tác động đóng tiếp điểm G1 lại loại bỏ cấp điện trở phụ R1

khỏi mạch phần ứng động

Xét trƣờng hợp 2: Khi tốc độ động tăng đến tốc độ n2

UG2 = Eƣ + Iƣ( Rƣ+R2) = Ke..n2+ Iƣ( Rƣ+R2) = UG2tđ

Dẫn đến rơle điện áp G2 tác động đóng tiếp điểm G2 lại loại bỏ cấp điện trở phụ R2

Nhận xét:

+ Ƣu điểm: Đơn giản, rẻ tiền

+ Nhƣợc điểm: Khi mô men cản, điện áp lƣới nhiệt độ thay đổi làm thay đổi thời gian mở máy động

Việc chỉnh định điện áp hút rơ le gặp nhiều khó khăn

Ví dụ: Mạch điều khiển mở máy động chiều KTĐL qua cấp điện trở phụ hãm động Hình 1.5

§

r1 r2 k

cc cc

H

k Rtr

Rh

M D

k

k

H

cc cc

Rtr G1

G2

G1 G2

CK§

1.2.3. Nguyên tắc điều khiển theo dòng điện

Khống chế theo ngun tắc dịng điện nghĩa khống chế q trình theo giá trị đo đƣợc tính tốn đƣợc Trị số dòng điện mở máy động dao động giới hạn đƣợc xác định từ I2 tới I1, giá trị dòng điện I1= 2,22,5 dòng Iđm đƣợc xác

định vào điều kiện vận hành động giá trị cho phép dòng điện phần ứng động Giá trị dòng điện I2 = (1,82)Iđm đƣợc xác định vào việc đảm bảo

gia tốc tối thiểu mở máy động phụ tải I1, I2 lớn Iđm

Muốn khống chế theo nguyên tắc dòng điện ta sử dụng số rơ le dòng điện mắc nối tiếp với phần ứng động điện chiều mắc nôi tiếp với pha động xoay chiều

n no n®m

n n1

2

r1 r2

I I1 I2 I®m

A B

Hãm động

In(v/p) I1

I2 n1

n2

t1 t2 t

n=f(t)

I=f(t)

Đặc tính động

Hãm động

Hãm động

Ví dụ minh hoạ

RK

+

-§

r1

CKT RI

K1 K1

K2

RI

K1 S1

S2

-+

K1 K2

K2

RK

Hoạt động sơ đồ: ấn nút S2 cơng tắc tơ K1 có điện, tiếp điểm K1 đóng trì, tiếp điểm K1 mạch động lực đóng cấp điện cho mạch phần ứng, động hoạt động qua r1 Lúc rơle dịng RI, rơle khố RK có điện, tác động nhƣng phải đảm bảo yêu cầu nhƣ sau: RI có thời gian tác động nhanh RK Lúc tiếp điểm thƣờng đóng RI mở trƣớc sau tiếp điểm thƣờng mở RK đóng Động hoạt động, dòng điện giảm dần (từ I1 đến I2) RI đạt trị số nhả, dẫn đến công tắc tơ K2 tác động, tiếp điểm K2 đóng lại trì ngắn mạch r1 Động hoạt động đƣờng đặc tính tự nhiên

Tiếp điểm thƣờng mở K2 song song với tiếp điểm RI có vai trị khơng cho K2 điện với lý sau (nhƣ tải ) nghĩa không đƣa r1 vào mạch phần ứng

Nhận xét:

- Có thể trì MĐ trình khởi động mức xác định

- Q trình khởi động khơng phụ thuộc vào nhiệt độ dây quấn rơ le - Không đảm bảo giữ nguyên thời gian khởi động

1.2.4. Nguyên tắc điềukhiển theo hành trình

 Nội dung nguyên tắc

Khống chế theo nguyên tắc hành trình nghĩa khâu hay phận máy chuyển động phụ thuộc vào vị trí khơng gian phận khác

Ví dụ: Bàn dao máy cắt gọt, bàn máy, buồng thang thang máy I

I2 I1

Ví dụ minh hoạ:

Hình 1.7

1.3. Nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hệ kín 1.3.1 Sơ đồ khối hệ thống tự động điều chỉnh

Rn

KI

RI

Kn

§K BB§

§

FT

CK§

BD A

T

+

-U®

Hình 1.8 BD biến dịng

BBĐ biến đổi, máy phát, khuếch đại từ, bán dẫn ĐK khối điều khiển

Các điều chỉnh tốc độ, dòng điện (Rn, RI) phận quan trọng hệ

thống định chất lƣợng tĩnh chất lƣợng động hệ thống Nó có chức nhƣ sau:

- Khuếch đại sai lệch điều khiển nhỏ hệ thống - Đảm bảo chất lƣợng độ xác hệ

1.3.2 Các nguyên tắc điều chỉnh 1.3.2.1 Khái niệm chung

Đối với hệ thống truyền động điện làm việc trạng thái hở, trình hãm, khởi động, đảo chiều, ăn tải, nhả tải thƣờng gây sai lệch lớn so với giá trị cho phép Trong nhiều máy lại yêu cầu phải đảm bảo trì tốc độ không đổi hay đại lƣợng khác theo yêu cầu chất lƣợng tĩnh nhƣ chất lƣợng động đặt ra.Trong trƣờng hợp nhƣ ta phải dùng hệ thống điều khiển tự động kiểu hệ kín

Đối với hệ thống sử dụng động điện chiều làm việc hệ thống truyền động điên kiểu hệ kín thƣờng ngƣời ta phải sử dụng biến đổi để cung cấp nguồn điện áp chiều cho phần ứng động hay cung cấp cho cuộn kích từ động điều khiển tự động hệ kín ngƣời ta thƣờng sử dụng biến tần, điều khiển xung trở mạch rotor

Trong hệ thống điều khiển tự động truyền động điện kiểu hệ kín ngƣời ta thƣờng tiến hành lấy số phản hồi sau:

- Phản hồi âm: Tác động ngƣợc chiều điện áp đặt

- Phản hồi dƣơng: Tác động chiều với điện áp đặt

- Phản hồi có ngắt: Tín hiệu phản hồi đƣợc so sánh với lƣợng bên ngồi, vƣợt qua giá trị khâu phản hồi tham gia tác động vào hệ thống

- Phản hồi thẳng: Tín hiệu quay trở lại trực tiếp đầu vào

1.3.2.2. Khâu phản hồi âm điện áp

 Sơ đồ nguyên lý

§ BB§

Uđ

Ufh = - a.UĐ

UĐ CKĐ

+

-R2

R1

n

Hình 1.9

BBĐ cung cấp điện áp chiều cho phần ứng động điện1 chều kích từ độc lập Để ổn định nâng cao chất lƣợng tĩnh khâu đk ta dùng biến trở R1, R2 làm khâu

phản hồi lấy điện áp quay trở lại khống chế điện áp cung cấp cho đơng

 Thành lập phƣơng trình đặc tính

                     D D D D e D D d ïh d R I E U R I E U n K E U K E U U U U U     a

a= R1/R1+R2 (hệ số phản hồi)

Giải hệ phƣơng trình ta đƣợc:

) ( )] ( [ ) (              K K K R R I K K U K n e Đ e đ a a a

Từ hệ phƣơng trình đặc tính ta vẽ đƣợc đặc tính nhƣ hình vẽ Để cho tốc độ khơng tải hệ thống hở

và kín điện áp đặt hệ thống kín lớn hệ thống hở (1+K) lần

Độ sụt tốc độ (sai lệch tĩnh) hệ thống kín nhỏ hệ thống hở (1+K) lần

Nhƣ phản hồi âm điện áp tạo nên đặc tính hệ kín cao so với hệ hở Nhƣng ln thấp đặc tính tự nhiên, điều chứng tỏ

khả trì tốc độ khâu phản hồi âm điện áp

1.3.2.3. Phản hồi dương dòng điện

 S nguyờn lý

UĐ

BBĐ

Uđ U

Rđo

Đ CKĐ

Ufh

Ufh =ò.I.Rđo

Hỡnh 1.10

T s nguyờn lý ta viết đƣợc phƣơng trình cân sau: U =Uđ +.I.R với = Rđo/R = Rđo/R+ RĐ

E = K U UĐ = E I.R

UĐ =EĐ + I.RĐ

EĐ = Ke..n

Giải hệ ta đƣợc: n =    e e d K K IR K U

K (1 )



Từ phƣơng trình đặc tính ta có đặc tính nhƣ hình vẽ

Nhận xét:

- Đối với phản hồi dƣơng dịng điện điện áp đặt vào hệ hở hệ kín nhƣ Mặc dù có

hể tạo nên đƣờng đặc tính có độ cứng cao ( độ sụt tốc độ n% =0 chí n%<0) - Hệ thống khơng có đƣờng đặc tính giới hạn sử dụng phả hồi dƣơng dịng điện biến đổi mang tính phi tuyến mạnh độ xác hệ thống bị suy giảm phản hồi dƣơng dòng điện thƣờng đƣợc kết hợp với phản hồi khác mà không sử dụng độc lập

1.3.2.4. Phản hồi âm tốc độ

 Sơ đồ nguyên lý

CK§

FT UĐ

BBĐ

Uđ U Đ

Ufh

Ufh= - n

Hình 1.11

FT là máy phát tốc

BBĐ biến đổi điện điện tử Phƣơng trình đặc tính

                     D D D D e D d d R I E U R I E U n K E n U K U K E n U U ) (        n

K>

n0 

K=1

K<1

I Iđm

Kết hợp giải hệ ta đƣợc: n =

) (

1 K K

R I K

KU

e d

 

  



K= K.KĐ = K/ Ke ; R= RĐ + R

Từ phƣơng trình đặc tính ta vẽ đƣợc đƣờng đặc tính nhƣ hình vẽ

Nhận xét:

-Để cho tốc độ không tải lý tƣởng hệ thống hở hệ thống kín nhau, điện áp đặt lên hệ hở nhỏ điện áp đặt lên hệ kín (1+k) lần

-Độ cứng đặc tính hệ kín cao hệ hở (1+k) lần -Đƣờng đặc tính giới hạn Ud const

K

I

n  



( ) 

lim

1.3.2.5. Phản hồi âm dịng có ngắt a, Khái niệm:

Trong trình làm việc động phải trải qua giai đoạn nhƣ, trình độ phải làm việc ổn điịnh nhƣ dòng điện phần ứng vƣợt giá trị cho phép ta phải tìm biện pháp hạn chế cơng suất đầu vào Phản hồi âm dịng có ngắt hạn chế phụ tải tĩnh cho động bị q tải tạo nên đƣờng đặc tính có dạng điển hình gọi đƣờng đặc tính máy xúc

H.b n0

n

A

B

C I Id

Ing

Idm

H.a

n

n0 A B

C

D Ing Id I

Ta thấy ởH.a Đặc tính gồm đoạn:

- Đoạn đoạn N0B có cá khâu duỳ trì tốc độ tham gia đảm bảo độ cứng

cao để máy làm việc có suất chất lƣợng sản phẩm

- Đoạn đoạn BC lúc hệ thống khâu phản hồi âm dịng điện có ngắt tham gia vào hệ thống Nó tạo đƣờng đặc tính có độ dốc lớn, động bị q tải nặng dừng lại điểm C Trong thực tế gặp trƣờng hợp đặc tính tĩnh có đoạn nhƣ hình H.b

- Đoạn AB đoạn trì tốc độ có khâu phản hồi âm tốc độ tác động

b Hệ thống điều khiển tự động với khâu phản hồi âm áp âm dịng có ngắt

 Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.12

UĐ

BBĐ

Uđ U

R2

R1 Đ

-a UĐ

CKĐ

-ò IRdo

Rdo

Uss R

n

Khâu phản hồi âm dịng có ngắt khơng phải tham gia hồn toàn vào hệ thống, mà tham gia vào hệ thống động bị dòng URđo > Uss

 Phƣơng trình đặc tính Từ sơ đồ ta viết đƣợc hệ phƣơng trình sau:

U=Uđ- aUĐ -IRđo.1[I]

E= K.U

UĐ =E - I.R

UĐ = E + IRĐ

EĐ = Kn

        ng ng I KhiI I KhiI I

Khi giải hệ ta đƣợc phƣơng trình đặc tính

n =  

              K I K K I K K K R R I K KU D e D d a  a  a a ) ( ) ( ) (

Từ phƣơng trình đặc tính ta vẽ đƣợc đặc tính nhƣ hình vẽ

n0 n A B C I Id Ing Idm H.a Uđ US Id Ing U I Phản hồi âm dòng Phản hồi âm áp 1

c, Hệ thống điềukhiển tự động dùng phản hồi âm tốc độ + âm dịng có ngắt

UĐ

BBĐ

Uđ US

Rđo

Đ CKĐ

Ufh

FT -ò IRdo

R

- n

Tƣơng tự nhƣ phần dể thành lập phƣơng trình đặc tính cơ, ta viết hệ phƣơng trình câ điện áp hệ, sau giải hệ ta đƣợc phƣơng trình đặc tính

n =  

K I K IRK

K

KUd D

 

 

 

 



1

) (

1.4 Phương pháp thiết kế sơ đồ điều khiển

1.4.1 Phân tích, xác định yêu cầu điều khiển 1.4.1.1 Khái niệm chung

Để thiết kế đƣợc sơ đồ mạch điện điều khiển cho hệ thống truyền động cụ thể cần phải thu thập đầy đủ kiện để xác định đƣợc yêu cầu điều khiển Yêu cầu điều khiển trƣờng hợp đơn giản hay phức tạp tùy theo đặc điểm cơng nghệ, q trình gia công máy hệ thống truyền động cần điều khiển, nhƣng phải xác định đƣợc đầy đủ thông tin sau:

- Số lƣợng, chủng loại truyền động cần điều khiển; - Đặc điểm, chế độ làm việc truyền động;

- Mối quan hệ, liên hệ truyền động máy trình làm việc;

- Nguyên tắc điều khiển cần thực khả đáp ứng thiết bị/ dụng cụ cho thiết kế lắp ráp sơ đồ điều khiển

- Thông số nguồn cung cấp khu vực/ vị trí lắp đặt hệ thống điều khiển

Trên sở xác định đƣợc yêu cầu điều khiển, ta tiến hành thiết kế, lựa chọn phƣơng án, lựa chọn nguyên lý điều khiển thiết bị, phần tử điều khiển cho hệ thống trang bị điện máy Việc thiết kế hệ thống trang bị điện hệ thống điều khiển chủ yếu tập trung vào khống chế trình điều khiển mở máy trình hãm động truyền động

I n01

n02

Ing Id n

A

B

trên máy Tùy thuộc đặc điểm công nghệ chủng loại động truyền động hệ thống cần phải phân tích lựa chọn phƣơng pháp, chế độ điều khiển mở máy hãm cho phù hợp

1.4.1.2 Chế độ điều khiển mở máy

A Các sơ đồ điều khiển mở máy trực tiếp

Ƣu điểm phƣơng pháp sơ đồ mạch điện đơn giản, không cần sử dụng thiết bị, phần tử phụ trợ; Nhƣng nhƣợc điểm dịng điện mở máy lớn, gây ảnh hƣởng đến lƣới điện phụ tải lân cận tƣợng sụt áp lƣới điện; Vì phƣơng pháp cho phép sử dụng động có cơng suất nhỏ

* Mạch khởi động trực tiếp, không đảo chiều

+ Sơ đồ mạch điện:

S1

S2 K1

K1

F

H1

K1

H2

So 220 V

1

3

5

7

9

11 13

0 0

AP1

F2

U1 V1 W1 M F2

K1

PE

L1 L2 L3 N PE

2

8 10 12 AP2

Hình 1.14 Sơ đồ mạch điện điều khiển động quay chiều

+ Nguyên lý:

- Đóng Aptomat cấp nguồn cho mạch động lực mạch điều khiển

- Ấn nút mở máy S2(7,9), cuộn dây khởi động từ K1(9,0) có điện nên tiếp điểm K1 mạch động lực đóng lại, ĐKB đƣợc nối nguồn bắt đầu hoạt động Khi tiếp điểm K1(7,9) đóng lại để trì nguồn cung cấp cho cuộn dây K1

- Dừng máy ấn nút S1 (5,7)

+ Bảo vệ:

- Ngắn mạch: Các ATM

- Chống tự động mở máy lại: Khi động làm việc, lý bị nguồn cung cấp, động ngƣng hoạt động Nếu sau nguồn điện bình thƣờng trở lại động khơng tự động làm việc ta chƣa thao tác nút ấn S1(7,9) Vì trƣớc cuộn hút K1(9,0) nguồn làm cho tiếp điểm trì K(7,9) mở nên mạch điều khiển trạng thái hở mạch

+ Liên động: Tiếp điểm trì K1(7,9) Ưu điểm:

An toàn, mạch hoạt động tin cậy

Có buồng dập hồ quang, cho phép thao tác có tải, thao tác với với tần số lớn • Bảo vệ đƣợc cố nhƣ ngắn mạch, tải đặc biệt chống tự động mở máy lại

* Mạch điều khiển đảo chiều quay động Không đồng + Mạch đảo chiều khơng liên động khí (đảo chiều gián tiếp)

- Sơ đồ mạch:

Hình 1.15 Mạch điểu khiển đảo chiều gián tiếp

Nguyên lý:

- Đóng cầu dao CD cấp nguồn cho mạch điều khiển: Mạch chuẩn bị làm việc - Ấn nút MT(3,5), cuộn dây T(7,4) có điện nên tiếp điểm T mạch động lực đóng lại, động quay theo chiều thuận Khi tiếp điểm T(3,5) đóng lại để tự trì, đồng thời tiếp điểm T(9,11) mở để cắt điện cuộn dây N(11,4)

- Quá trình xảy tƣơng tự ấn nút MN (3,9) Cuộn dây N(11,4) đƣợc cấp nguồn, thứ tự pha đƣa vào động đƣợc hoán đổi nên động quay ngƣợc chiều với ban đầu Lúc tiếp điểm N(5,7) mở cuộn dây T (7,4) đƣợc cô lập

- Bảo vệ

+ Ngắn mạch: Cầu chì CC + Quá tải: Rơ-le nhiệt RN

- Liên động

+ Duy trì: T(3,5); N(3,9)

+ Khóa chéo T(9,11), N(5,7 ) có tác dụng đảm bảo an tồn cho mạch; thời điểm có1 cơng tắc tơ làm việc mà thôi, tránh trƣờng hợp ngắn mạch động lực (nếu công tắc tơ hút đồng thời)

* Mạch đảo chiều có liên động khí (đảo chiều trực tiếp) Sơ đồ nguyên lý nhƣ hình 1.16

Học viên tự phân tích nguyên lý khâu bảo vệ -liên động

So 220V

S1

S2

5

7

H3

3

25

F2

F2

K2

K1

H1

11 13

K1

S3

9

K2

15 17

23

H2

K1

K2

K2

19 21

K1

U1 V1 W1 M F2

K1

PE

AP2

L1 L2 L3 N PE

K2

4

8 10

12

AP1

1

0 0 0

Hình 1.16 Mạch điều khiển đảo chiều trực tiếp ĐC KĐB pha

B Các mạch điều khiển mở máy gián tiếp * Mạch mở máy qua điện trở phụ - Sơ đồ mạch điện: Hình 1.17

Nguyên lý:

- Đóng Aptomat cấp nguồn cho mạch điện: Chuẩn bị cho mạch làm việc

có điện, đóng tiếp điểm K2 mạch động lực để loại bỏ Rp, động tăng tốc làm việc tốc độ định mức, trình mở máy kết thúc

- Dừng máy ấn nút S1, cuộn dây CTT điện mở tiếp điểm, động đƣợc cắt khỏi nguồn dừng lại

L1 L2 L3 N PE

K1

K2 Rp

F2

M3~

8 10

12

AB

3

5

9

0 L1

K1 F2

0 K2 K1

K2

0 H2

F2

H3

0

11 13

0 H1 S0

S1 S2

14 16

18

12 10

18 16 14

W U V

AP2

S3

Hình 1.17 Sơ đồ mạch điện điều khiển mở máy qua điện trở phụ

* Mạch mở máy qua biến áp tự ngẫu

Sơ đồ nguyên lý nhƣ hình 1.18 Học viên tự thuyết minh nguyên lý khâu bảo vệ - liên động