6.4. Động cơ điện
Bộ điều khiển (Actuator) nhận tín hiệu vào từ những cơ cấu cảm biến (sau khi qua phần xử lý tín hiệu).
NGƠ HUỲNH ANH – PHẠM MẠNH HUY – PHẠM THẾ HÙNG – HỒNG ĐỨC LINH Trang 66
Bộ điều khiển xuất tín hiệu ra, tác động lên những phần tử đĩng/mở, phần tử tác động khí nén/thủy lực, van điều khiển quá trình, động cơ điện …Những phần tử này được phân vào nhĩm cơ cấu tác động.
6.1. CƠ CẤU ĐĨNG MỞ ĐIỆN CƠ 6.1.1. Cơng tắc cơ: (Mechanical switch)
Là thiết bị cĩ thể đĩng/mở theo đĩ mà dịng điện cĩ thể chạy qua hay khơng. Gồm nhiều dạng: cơng tắc cơ, nút nhấn, bộ cơng tắc DIP,...
- Cơng tắc cơ: đĩng/ngắt các tiếp điểm với hai hoặc ba trạng thái hoạt động.
(Hình 6.1: Các loại cơng tắc cơ)
- Nút nhấn: gồm hai loại là nút nhấn giữ trạng thái (nút nhấn NC/NO) và nút nhấn khơng giữ trạng thái (nút nhấn NO và nút nhấn NC).
(Hình 6.2: Các loại nút nhấn)
NGƠ HUỲNH ANH – PHẠM MẠNH HUY – PHẠM THẾ HÙNG – HỒNG ĐỨC LINH Trang 67
(Hình 6.3: Bộ cơng tắc DIP)
6.1.2. Rơ-le: (Relay)
Là thiết bị sử dụng lực điện từ để đĩng/ngắt các tiếp điểm – cơng tắc tác động bằng điện.
(Hình 6.4: Cấu tạo rơ-le và kí hiệu)
Tùy theo mục đích sử dụng, rơ-le cũng cĩ thể phân thành hai loại: rơ-le bảo vệ và rơ-le điều khiển. Rơ-le bảo vệ (rơ-le nhiệt, rơ-le điện áp, rơ-le dịng điện, rơ-le áp suất …) dùng để bảo vệ các mạch điện khỏi bị ảnh hưởng bởi các tác động khơng bình thường như quá tải, sụt áp …
NGƠ HUỲNH ANH – PHẠM MẠNH HUY – PHẠM THẾ HÙNG – HỒNG ĐỨC LINH Trang 68 6.1.3. Rơ-le thời gian: (Time-delay relay)
Rơ-le thời gian được thiết kế để trì hỗn thời gian đĩng/ngắt tiếp điểm khi được kích hoạt.
(Hình 6.6: Kí hiệu của Rơ-le thời gian ở những trường hợp khác nhau)
6.1.4. Cơng tắc tơ và khởi động từ: (Contactor and Motor starter)
Rơ-le cũng cĩ thể được cấu tạo dùng để đĩng/ngắt các mạch động lực, ví dụ như đĩng ngắt, hãm, đảo chiều, khĩa lẫn các thiết bị điện. Khi đối tượng là động cơ điện thì rơ-le được gọi là khởi động từ, những trường hợp khác thì được gọi là cơng tắc tơ.
NGƠ HUỲNH ANH – PHẠM MẠNH HUY – PHẠM THẾ HÙNG – HỒNG ĐỨC LINH Trang 69 6.2. PHẦN TỬ TÁC ĐỘNG BÁN DẪN
Các phần tử bán dẫn thường gặp trong hệ thống điều khiển làm nhiệm vụ đĩng/ngắt và khuếch đại.
6.2.1. Transistor lưỡng cực: (BJT – Bipolar junction transistor)
Transistor là một hệ thống gồm 3 lớp bán dẫn đặt tiếp giáp nhau, trong đĩ lớp ở giữa là loại bán dẫn cĩ tính dẫn điện khác với hai lớp bên cạnh. Transistor cĩ 3 điểm cực: cực gốc (B), cực thu (C), và cực phát (E).
Tùy theo trình tự sắp xếp các lớp bán dẫn P và N mà transistor cĩ hai loại là NPN và PNP.
(Hình 6.8: Hai loại điển hình của transistor)
Hoạt động cơ bản của transistor dựa trên những biểu thức sau:
C B E C B C D C CE I I I I I I P I V = = + = : hệ số khuếch đại dịng C I : dịng cực thu (A) B I : dịng cực gốc (A) E I : dịng cực phát (A) D
P : cơng suất tiêu hao (W)
CE
NGƠ HUỲNH ANH – PHẠM MẠNH HUY – PHẠM THẾ HÙNG – HỒNG ĐỨC LINH Trang 70
(Hình 6.9: Dịng điện ở hai loại transistor)
6.2.2. SCR: (Silicon-controlled rectifier)
SCR được cấu tạo bởi 4 lớp bán dẫn PNPN. Các tiếp xúc tạo ra 3 cực: cực A, cực K, và cực G.
(Hình 6.10: Cấu tạo và kí hiệu của SCR)
Mạch SCR đối với tải DC:
NGƠ HUỲNH ANH – PHẠM MẠNH HUY – PHẠM THẾ HÙNG – HỒNG ĐỨC LINH Trang 71
Mạch SCR đối với tải AC:
(Hình 6.12: SCR trong tải AC chỉ dùng điện trở R)
(Hình 6.13: SCR trong tải AC dùng điện trở R và tụ điện C) SCR cĩ ứng dụng trong đĩng/ngắt mạch động lực, chỉnh lưu và biến tần.
6.3. PHẦN TỬ TÁC ĐỘNG THỦY LỰC – KHÍ NÉN 6.3.1. Cáu tạo và nguyên lý làm việc:
Hệ thống điều khiển bằng thủy lực gồm các cụm và phần tử chính, cĩ chức năng sau:
- Cơ cấu tạo năng lượng: bơm thủy lực (bơm dầu), bộ lọc khí… - Phần tử điều khiển: van đảo chiều thủy lực…
- Cơ cấu chấp hành: xi lanh thủy lực, động cơ dầu...
Cơ cấu tạo năng lượng cĩ chức năng tạo ra nguồn thủy lực đủ tiêu chuẩn trong quá trình điều khiển, nguồn được tạo ra bởi các bơm dầu.
Phần tử điều khiển bao gồm các thiết bị điều khiển kết hợp với nhau theo một thuật tốn nhất định nhằm để bảo đảm yêu cầu cơng nghệ đặt ra. Các thiết bị điều
NGƠ HUỲNH ANH – PHẠM MẠNH HUY – PHẠM THẾ HÙNG – HỒNG ĐỨC LINH Trang 72
khiển bao gồm các van phân phối 2/2, 3/2, 4/2, 5/2, 4/3, van một chiều…Các van điều khiển thủy lực: van tiết lưu, van ổn áp, bộ điều chỉnh tốc độ, bộ tạo thời gian trễ.
Cơ cấu chấp hành là các phần tử chấp hành truyền động theo đúng yêu cầu cơng nghệ: xi lanh, pit-tơng thủy lực, động cơ dầu.
(Hình 6.14: Hệ thống thủy lực)
(Hình 6.15: Hệ thống khí nén)
6.3.2. Cơ cấu chấp hành:
NGƠ HUỲNH ANH – PHẠM MẠNH HUY – PHẠM THẾ HÙNG – HỒNG ĐỨC LINH Trang 73
(Hình 6.17: Xi lanh thủy lực)
6.3.3. Phần tử điều khiển:
(Hình 6.18: Van điều khiển 3/2)
(Hình 6.19: Van điều khiển 4/3)