Giáo trình môn Trang bị điện 1 - Nghề: Điện công nghiệp
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: TRANG BỊ ĐIỆN 1
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
(áp dụng cho Trình độ sơ cấp)
LƯU HÀNH NỘI BỘ
Năm 2017
1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Cùng với sự phát triển chung của đất nước, các ngành công nghiệp hóa tự
động phát triển, nhằm thay thế một phần cho con người, giảm bớt nhân công và
chi phí. Các dây chuyền tự động hoá sản xuất là cần thiết trong các nhà máy, xí
nghiệp, do đó việc cung cấp, sử dụng các thiết bị để lắp đặt một dây chuyền là vô
cùng quan trọng. Các sơ đồ, mạch điện, đấu nối các thiết bị, điều khiển dây
chuyền hoạt động, cần đòi hỏi người công nhân phải có kiến thức. Giáo trình trang
bị điện 1 luôn bám sát vào chương trình khung nghề điện công nghiệp mô đun "
Trang bị điện 1" hệ trung cấp nghề, cao đẳng nghề. Giáo trình " Trang bị điện 1" là
tài liệu quan trọng, có ý nghĩa thiết thực cho việc giảng dạy của giáo viên và học
tập của sinh viên. Giáo trình này có cấu trúc gồm bốn bài chủ yếu là:
BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN
BÀI 1: TỰ ĐỘNG KHỐNG CHẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
BÀI 2: TRANG BỊ ĐIỆN MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI
Trong quá trình biên soạn giáo trình, không tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả
rất mong sự cộng tác và góp ý phê bình của bạn đọc, để ngày một hoàn thiện hơn
Tác giả biên soạn
Đỗ Xuân Sinh
2
MỤC LỤC
BÀI MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 5
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN.................................................. 5
1. Đặc điểm của hệ thống trang bị điện (TBĐ)................................................................... 5
1.1. Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống TBĐ các máy sản xuất......................................... 5
1.2. Kết cấu của hệ thống TBĐ ......................................................................................... 6
2. Yêu cầu của hệ thống trang bị điện công nghiệp............................................................ 7
2.1. Yêu cầu về điều chỉnh thông số.................................................................................. 7
2.2. Yêu cầu điều chỉnh chính xác hệ truyền động............................................................. 8
2.3. Yêu cầu về tự động hạn chế phụ tải............................................................................ 9
2.4. Yêu cầu về khởi động và hãm .................................................................................. 10
BÀI 1: TỰ ĐỘNG KHỐNG CHẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN................................................ 12
1. Khái niệm về tự động khống chế (TĐKC).................................................................... 12
2. Các yêu cầu của TĐKC................................................................................................. 12
3. Phương pháp thể hiện sơ đồ điện TĐKC...................................................................... 12
3.1. Phương pháp thể hiện sơ đồ điện.............................................................................. 12
3.2. Các kí hiệu của các phần tử, tên gọi trên sơ đồ mạch điện ........................................ 14
3.3. Các nguyên tắc khống chế........................................................................................ 15
4. Các nguyên tắc điều khiển ............................................................................................ 16
4.1. Khống chế truyền động điện theo thời gian. ............................................................. 16
4.2. Khống chế truyền động điện theo tốc độ. ................................................................. 19
4.3. Khống chế truyền động điện theo dòng điện............................................................. 23
4.4. Khống chế truyền động điện theo theo vị trí (Theo hành trình)................................. 27
5. Các sơ đồ điều khiển điển hình..................................................................................... 28
5.1 Sơ đồ điều khiển động cơ KĐB 3 pha rô to lồng sóc ................................................. 28
5.2 Sơ đồ điều khiển động cơ KĐB 3 pha rô to dây quấn ................................................ 50
5.3 Sơ đồ điều khiển động cơ một chiều.......................................................................... 64
6. Các khâu bảo vệ và liên động trong TĐKC – TĐĐ...................................................... 81
6.1. Bảo vệ quá dòng ...................................................................................................... 81
6.2. Bảo vệ điện áp ......................................................................................................... 82
6.3. Bảo vệ thiếu và mất từ trường.................................................................................. 82
6.4. Vấn đề liên động...................................................................................................... 83
BàI 2: TRANG BỊ ĐIỆN MÁY CẮT KIM LOẠI ................................................................ 86
1. Khái niệm chung về máy cắt gọt kim loại..................................................................... 87
1.1 Khái niệm, phân loại................................................................................................. 87
1.2. Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện ............................................................................... 88
2. Trang bị điện nhóm máy tiện........................................................................................ 89
2.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện ................................................................................ 89
2.2 Trang bị điện máy tiện 1A64..................................................................................... 92
3. Trang bị điện nhóm máy phay...................................................................................... 95
3.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện ................................................................................ 95
3.2 Trang bị điện máy phay ME-1000, ME-250.............................................................. 97
4. Trang bị điện nhóm máy doa...................................................................................... 104
4.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện .............................................................................. 104
4.2 Trang bị điện máy doa 2450, 2620.......................................................................... 106
3
5. Trang bị điện nhóm máy khoan.................................................................................. 114
5.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện .............................................................................. 114
5.2. Mạch điện máy khoan cần...................................................................................... 115
5.3. Mạch điện máy khoan 2A125 ................................................................................ 116
5.4 Trang bị điện máy khoan cần 3A55......................................................................... 118
6. Trang bị điện máy mài................................................................................................ 122
6.1. Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện ............................................................................. 122
6.2. Mạch điện máy mài mặt phẳng .............................................................................. 124
6.2 Trang bị điện máy mài 3A616................................................................................. 125
4
BÀI MỞ ĐẦU
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN
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.
- Biết các phương pháp thể hiện sơ đồ mạch điện.
- Vận dụng các nguyên tắc tự động khống chế phù hợp, linh hoạt, đảm bảo an
toàn cho từng loại động cơ và qui trình của máy sản xuất.
- Rèn luyện tính cẩn thận, và nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện
công việc.
1. Đặc điểm của hệ thống trang bị điện (TBĐ)
1.1. Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống TBĐ các máy sản xuất
a. Chức năng:
* Hệ thống TBĐ 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 TBĐ các máy sản xuất giúp cho việc
- Nâng cao năng suất máy
- Đảm bảo độ chính xác gia công
- Rút ngắn thời gian làm việc của máy
- Thực hiện các công đoạn gia công khác nhau theo một trình tự cho trước.
* Hệ thống TBĐ cần có:
- Các thiết bị động lực
- Các thiết bị điều khiển
- Các phần tử tự động
Nhằm tự động hoá một phần hoặc toàn bộ các quá trình sản xuất của máy,
hệ thống TBĐ 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.
b. Nhiệm vụ của hệ thống TBĐ
- 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
5
- 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.
1.2. Kết cấu của hệ thống TBĐ
a. Phần thiết bị động lực: Là bộ phận thực hiện việc biến đổi năng lượng
điện thành các dạng năng lượng cần thiết 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
b. 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.
6
2. Yêu cầu của hệ thống trang bị điện công nghiệp.
2.1. Yêu cầu về điều chỉnh thông số
Cho hệ thống trang bị điện thể hiện bằng hàm truyền W như hình vẽ:
xv(t)
xr(t)
W
- xv(t): là lượng vào của hệ thống, thường ở dạng năng lượng điện, có quy
luật biết trước hoặc chưa biết, liên tục hoặc rời rạc.
- xr(t): là lượng ra của hệ thống. Nó có thể ở các dạng:
+ Cơ năng : Tốc độ n, mô men M đối với hệ truyền động điện.
+ Nhiệt năng : Đối với các thiết bị gia nhiệt
+ Quang năng : Đối với các thiế bị quang
- W: là hàm truyền thể hiện về mặt toán học cho cả hệ thống TBĐ.
- Một hệ thống TBĐ luôn có các yêu cầu điều chỉnh để có lượng ra theo yêu
cầu công nghệ .
- Việc điều chỉnh thông số trong hệ thống nhằm đáp ứng những yêu cầu:
+ Phạm vi điều chỉnh
+ Độ trơn điều chỉnh
+ Độ ổn định
a. Phạm vi điều chỉnh D: Là tỷ số giữa lượng ra lớn nhất và nhỏ nhất:
xr max
D
xr min
Đối với hệ TĐ điện :
nr max max
nr min min
D
- Khi D càng lớn khả năng chọn vùng làm việc tối ưu càng thuận lợi.
b. Độ trơn điều chỉnh : Là tỷ số giữa hai lượng ra liên tiếp kề nhau:
xr
(i1)
xr
(i)
7
Với hệ TĐ điện:
nr
(i1)
nr
(i)
- càng nhỏ thì càng dễ chọn được điểm làm việc tối ưu theo yêu cầu công
nghệ.
- Trong hệ thống TBĐ mong muốn 1. Khi đó hệ được gọi là điều chỉnh
trơn hay điều chỉnh vô cấp .
c. Độ ổn định: Là thông số để đánh giá khả năng duy trì điểm làm việc khi
có những tác động ngẫu nhiên vào hệ.
Đối với hệ truyền động điện thì độ ổn định đánh giá như sau :
n0 n
n%
dm .100%
n0
n% : Độ sụt tốc độ tương đối
n : Tốc độ không tải lý tưởng .
0
n
: Tốc độ định mức .
dm
n% càng nhỏ thì độ ổn định tốc độ càng cao.
d. Chú ý : Riêng với hệ truyền động điện khi lựa chọn phương án điều
chỉnh tốc độ thoả mãn các yêu cầu trên còn cần phải có đặc tính điều chỉnh của
động cơ trùng với đặc tính cơ của máy sản xuất .
2.2. Yêu cầu điều chỉnh chính xác hệ truyền động
Ở một số máy có yêu cầu cao về độ chính xác dừng máy, ví dụ: các máy
khoan, doa, phay chuyên dùng … các bộ phận làm việc như bàn dao, bàn máy
phải dừng đúng vị trí yêu cầu (với lượng sai số cho phép) để đảm bảo chất lượng
gia công và năng suất .
Ở thang máy, máy nâng yêu cầu buồng máy phải dừng đúng sàn tầng hoặc
các mặt bằng lấy tải, tháo tải. Độ chính xác dừng máy của những máy này không
những ảnh hưởng tới năng suất chất lượng công việc mà còn ảnh hưởng tới sự an
toàn của người và máy.
8
Vì vậy khi thiết kế các máy loại này thường cho trước sai số dừng máy S
cp
của bộ phận chuyển động, yêu cầu xác định các thông số của nguồn và hệ thống để
đảm bảo sai số .
2.3. Yêu cầu về tự động hạn chế phụ tải
- Trong quá trình làm việc của hệ thống luôn gặp phải tình trạng quá tải.
- Đối với hệ truyền động điện nếu các thiết bị làm việc lâu dài ở tình trạng
quá tải sẽ bị giảm tuổi thọ.
- Thông thường hệ thống được trang bị các bảo vệ, song nếu để cho bảo vệ
tác động sẽ làm gián đoạn quá trình làm việc. Do đó cần thiết kế để hệ thống có
thể tự động hạn chế được mức độ quá tải.
2.3.1. Các nguyên nhân sinh ra quá tải:
- Quá tải tĩnh : Xảy ra trong chế độ xác lập do các nguyên nhân:
+ Do luyện kim, vật liệu làm chi tiết không đồng nhất hoặc có độ cứng
không đều.
+ Do nguyên công giai đoạn trước đó không đảm bảo.
+ Do thông số nguồn điện thay đổi.
- Quá tải động : Xảy ra trong quá trình quá độ, thường xảy ra quá tải động
do mong muốn giảm nhỏ thời gian quá trình quá độ tức là phải cưỡng bức các quá
trình khởi động, hãm, đảo chiều .
2.3.2 Các biện pháp hạn chế quá tải tĩnh:
- Hạn chế phụ tải truyền động chính thông qua truyền động ăn dao:
Nguyên tắc hạn chế quá tải cho truyền động chính là nếu truyền động chính bị quá
tải thì giảm tải cho nó bằng cách giảm tốc độ động cơ truyền động ăn dao .
- Tự động hạn chế quá tải sử dụng phản hồi âm dòng có ngắt
2.3.3. Các biện pháp hạn chế phụ tải động:
- Dùng phương pháp rung điện trở mạch phần ứng: Phương pháp này thực
hiện khi khởi động động cơ qua điện trở phụ
- Phương pháp rung từ thông (Rung điện trở mạch kích thích): Phương pháp
này áp dụng trong trường hợp cần đưa động cơ lên làm việc ở tốc độ n > n
cb
- Dùng khống chế vòng kín với phản hồi âm dòng có ngắt
9
2.4. Yêu cầu về khởi động và hãm
2.4.1. Các yêu cầu về khởi động, hãm máy:
- Đảm bảo thời gian quá độ ngắn, càng nhỏ càng tốt do đó mô men khởi
động càng lớn càng tốt .
- An toàn cho người vận hành và thiết bị tham gia.
+ An toàn về mặt cơ khí: Khởi động, hãm êm tức gia tốc ban đầu nhỏ.
+ An toàn điện: Tránh lực điện động quá lớn và đảm bảo điều kiện phát
nóng.
- Đảm bảo số lần dao động nhỏ.
2.4.2. Các biện pháp khởi động:
a. Khởi động trực tiếp: Là phương pháp đóng trực tiếp động cơ vào lưới
điện thông qua các thiết bị dóng cắt như: cầu dao, tiếp điểm công tắc tơ …
*Ưu điểm: Sơ đồ đơn giản, dễ thực hiện, thời gian quá trình quá độ nhỏ.
*Nhược điểm : Chỉ cho phép đối với các động cơ công suất nhỏ.
b. Khởi động gián tiếp:
- Đối với các hệ thống công suất lớn hoặc hệ thống yêu cầu hạn chế dòng
điện hoặc mô men khởi động ta phải tiến hành khởi động gián tiếp.
*Với động cơ một chiều :
- Những động cơ trong hệ điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điều chỉnh
điện áp phần ứng thì thường được khởi động bằng phương pháp tăng dần điện áp
đặt vào phần ứng động cơ.
- Những động cơ không điều chỉnh tốc độ bằng điện áp phần ứng thì hạn
chế dòng khởi động bằng phương pháp đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng động
cơ trong quá trình khởi động.
*Với động cơ xoay chiều:
+ Động cơ không đồng bộ rô to dây quấn: Khởi động qua điện trở phụ mạch
rô to
+ Động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc:
- Đưa Rf hoặc Xf vào mạch rô to để hạn chế dòng khởi động.
- Dùng bộ biến đổi xoay chiều – xoay chiều để giảm điện áp khởi động.
- Sử dụng máy biến áp tự ngẫu giảm áp khi khởi động
10
2.4.3. Các biện pháp hãm máy
* Hãm cưỡng bức bằng cơ khí: Sử dụng phanh
* Hãm cưỡng bức bằng điện : Hãm tái sinh, hãm ngược, hãm động năng.
+ Hãm ngược:
- Đối với động cơ điện một chiều:
. Đưa điện trở lớn vào mạch điện phần ứng
. Đảo chiều điện áp phần ứng
- Đối với động cơ xoay chiều: Đổi chiều từ trường quay để tạo ra mô men
hãm + Hãm động năng:
- Đối với động cơ điện một chiều: Cắt phần ứng động cơ ra khỏi lưới điện
và đóng vào một điện trở hãm.
- Đối với động cơ xoay chiều: Cắt nguồn cấp xoay chiều vào dây quấn stato
động cơ và cấp nguồn một chiều vào 2 trong ba pha động cơ.
+ Hãm tái sinh: Thường xảy ra khi tốc quay của động cơ lớn hơn tốc độ
không tải lý tưởng. Khi hãm tái sinh, sức điện động của động cơ lớn hơn điện áp
nguồn. Động cơ làm việc như một máy phát song song với lưới và trả năng lượng
về nguồn
11
BÀI 1: TỰ ĐỘNG KHỐNG CHẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
1. Khái niệm về tự động khống chế (TĐKC).
Khống chế truyền động điện là thực hiện việc mở máy, điều chỉnh tốc độ,
hãm máy, đảo chiều quay và duy trì chế độ làm việc theo các yêu cầu công nghệ
đặt ra bằng cách dùng các khí cụ điện và các thiết bị điện tự động, đồng thời giúp
ta thấy rõ tính cấp thiết của việc bố trí các dạng bảo vệ các mối liên động cũng
như việc thực hiện các dạng tín hiệu hoá trong sơ đồ khống chế
Khống chế tự động truyền động điện có ý nghĩa lớn trong sản xuất vì nó
đảm bảo tăng năng suất lao động, giảm nhẹ lao động nặng nhọc, nâng cao chất
lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất
2. Các yêu cầu của TĐKC
- Phù hợp nhất với yêu cầu công nghệ
- Hệ thống điều khiển đơn giản, tác động tin cậy
- Thuận tiện và linh hoạt trong điều khiển
- Thuận tiện cho lắp đặt, đơn giản trong kiểm tra và tìm sự cố
- Hệ thống tác động phân minh
- Kích thước nhỏ, giá thành hạ, đảm bảo an toàn
3. Phương pháp thể hiện sơ đồ điện TĐKC
3.1. Phương pháp thể hiện sơ đồ điện
a. Sơ đồ khai triển:
Là sơ đồ thể hiện đầy đủ mọi phần tử có trong mạch điện kể cả khâu liện
động và bảo vệ. Trong sơ đồ này các phần tử của khí cụ điện, thiết bị điện được
thể hiện không xét tới tương quan thực tế giữa chúng mà chủ yếu chỉ xét đến vị trí
chức năng của chúng. Sơ đồ khai triển gồm 2 phần cơ bản
- Mạch động lực: Là mạch cấp điện cho động cơ gồm cầu dao, cầu chì,
áptômat, tiếp điểm chính của côngtắctơ, dây dẫn... Mạch động lực được vẽ bằng
nét đậm
- Mạch điều khiển (mạch khống chế ) bao gồm: nút bấm, cuộn dây
côngtắctơ, tiếp điểm phụ, nút ấn, rơle ... Mạch điều khiển được vẽ bằng nét mảnh.
Các phần tử của cùng một thiết bị phải được kí hiệu giống nhau, các điểm dây dẫn
nối chung phải được đánh số giống nhau
12
ĐKB
ĐKB
ĐKB
ĐKB
Hình 2-1 : Hạn chế dây dẫn cắt nhau trong bản vẽ
K1
H
RN
K1
H
K1
H
RN
Hình 2-2: Các phần tử của cùng thiết bị phải được kí hiệu giống nhau
b. Sơ đồ nguyên lý:
Dùng tìm hiểu nguyên lý làm việc, nguyên tắc điều khiển của hệ thống. Do
vậy trong các hệ thống phức tạp khi thiết kế hoặc nghiên cứu nguyên lý hoạt động
của hệ người ta có thể bỏ bớt đi những phần không quan trọng, không liên quan
trực tiếp tới nguyên lý làm việc của hệ thống ( phần tử đo lường, tín hiệu...). Trên
sơ đồ phải hạn chế tối đa các dây dẫn chồng chéo nhau
c. Sơ đồ lắp đặt ( sơ đồ lắp ráp )
Giới thiệu vị trí lắp đặt thực tế của các thiết bị, khí cụ trong tủ điều khiển và
ở các bộ phận khác của máy. Sơ đồ chỉ rõ đường dây nối giữa các thiết bị, khí cụ,
chỉ rõ tiết diện đường dây, số hiệu của dây nối, việc bố trí các thiết bị dựa trên kết
cấu và đặc điểm làm việc của máy:
+ Máy đơn giản có thể được đặt ở 1 nơi
+ Máy phức tạp thường bố trí ở 3 vị trí sau:
- Các động cơ điện, Rơle tốc độ, công tắc hành trình được bố trí tại máy
- Các khí cụ điện tự động: Rơle điện áp, ATM, KĐT, MBA, CL... đặt trong tủ điện
- Các khí cụ cần quan sát: Đồng hồ chỉ thị, đèn tín hiệu, biến trở quay... bố trí trên
bảng điện khống chế
Khác với các sơ đồ khác bản vẽ lắp rắp được vẽ theo một tỉ lệ tiêu chuẩn nhất
định, có ghi rõ kích thước của bảng điện, tủ điện và kích thước của khí cụ điện
13
3.2. Các kí hiệu của các phần tử, tên gọi trên sơ đồ mạch điện
STT Ký hiệu
Tên gọi
1
ĐCĐ 3pha rôto dây quấn
ĐCĐ 3 pha rôto lồng sóc
Đ
Đ
2
MFĐ một chiều kích từ độc
lập
Đ
MFĐ một chiều kích từ song
song
3
4
Công tắc hành trình thường
đóng, thường mở
Nút bấm thường đóng,
thường mở
Nút bấm kép
Cuộn Rơle điện áp
Cuộn Rơle dòng điện
Cuộn Rơle thời gian
Ru
RI
Rth
5
6
phần tử đốt nóng và tiếp
điểm thường đóng của Rơle
nhiệt
Cuộn dây côngtắctơ
Tiếp điểm thường mở,
thường đóng của côngtắctơ
14
7
Tiếp điểm thường đóng đóng
chậm ( khi cắt điện cho cuộn
dây)
Tiếp điểm thường mở mở
chậm (khi cắt điện cho cuộn
dây )
Tiếp điểm thường đóng mở
chậm ( khi đóng điện cho
cuộn dây)
Tiếp điểm thường mở mở
chậm (khi cắt điện cho cuộn
dây)
8
9
Phanh hãm điện từ 1 pha,
3pha
chuông điện
còi điện
10
11
Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha
Máy biến áp 1 pha
12
Bộ khống chế chỉ huy khai
triển theo mặt phẳng có 6 vị
trí và 7 tiếp điểm, tay gạt
điều khiển 2 chiều
0
a
b
c
d
e
f
g
3.3. Các nguyên tắc khống chế
Để tự động điều khiển hoạt động của truyền động điện, hệ thống điều khiển
phải có những cơ cấư, thiết bị thụ cảm được giá trị các thông số đặc trưng cho chế
độ công tác của TĐĐ
15
Trong hệ thống điều khiển gián đoạn các phần tử thụ cảm này làm việctheo
các ngưỡng chỉnh định được. Nghĩa là khi thông số được thụ cảm đến trị số
ngưỡng đã đặt phần tử thụ cảm theo thông số này sẽ bắt đầu làm việc phát ra một
tín hiệu đưa đến phần tử chấp hành kết quả sẽ đưa vào hay loại ra khỏi mạch các
phần tử cần thiết
Nếu hệ thống điều khiển có tín hiệu phát ra từ phần tử thụ cảm được dòng
điện ta nói hệ điều khiển theo nguyên tắc dòng điện, nếu phần tử thụ cảm được tốc
độ ta nói hệ điều khiển theo nguyên tắc tốc độ, nếu phần tử thụu cảm được thời
gian của quá trìnhlàm việc ta nói hệ điều khiển theo nguyên tăc thời gian
4. Các nguyên tắc điều khiển
4.1. Khống chế truyền động điện theo thời gian.
a. Nội dung nguyên tắc khống chế theo thời gian
Các thông số n; M; I đặc trưng cho chế độ công tác của hệ truyền động.
Khi động cơ chuyển chế độ làm việc thì chúng thay đổi từ giá trị này sang giá trị
khác và biến đổi theo thời gian với một quy luật nào đó.
Dựa vào các bài toán truyền động điện (quá trình quá độ) tính được các
giá trị chuyển đổi n; M; I,tại đó quá trình chuyển đổi là tối ưu nhất.
Ứng với các giá trị chuyển đổi của tốc độ, dòng điện, mô men, có thời gian
chuyển đổi tương ứng. Thời điểm tại đó cần tác động để thay đổi tham số mạch
điện cấp cho động cơ làm chuyển đổi chế độ làm viẹc được gọi là thời điểm
chuyển đổi.
Để khống chế được các chế độ làm việc của hệ thống truyền động điện theo
nguyên tắc thời gian, trong hệ thống điều khiển phải có thiết bị tín hiệu để đo các
khoảng thời gian và tại các thời điểm tính toán sẵn, thiết bị tín hiệu sẽ điều khiển
phần tử đóng cắt thực hiện việc đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống các phần tử cần
thiết (R, L, C...) để làm thay đổi tham số mạch điện dẫn đến thay đổi chế độ làm
việc của động cơ
Phần tử tín hiệu được sử dụng là rơle thời gian.
b. Sơ đồ ứng dụng:
Ta hãy xét sơ đồ khống chế quá trình khởi động động cơ một chiều kích từ độc
lập qua 2 cấp điện trở phụ.
16
Để đảm bảo an toàn cho cuộn dây phần ứng của động cơ khi khởi động, cần
phải hạn chế trị số dòng điện phần ứng trong thời gian khởi động không vượt quá
trị số lớn nhất cho phép. Mặt khác khi tốc độ động cơ tăng lên, dòng điện phần
ứng giảm làm giảm gia tốc của quá trình khởi động. Do đó người ta trong quá
trình khởi động cần phải loại bỏ dần các điện trở phụ cho đến khi tốc độ động cơ
bằng với tốc độ làm việc. Quá trình khởi động của động cơ qua 2 cấp điện trở phụ
được mô tả qua các đặc tính tĩnh (chế độ xác lập) và đặc tính động như hình vẽ
2.3. Trên đường đặc tính tĩnh (2.3a) quá trình khởi động đi theo các đoạn thẳng a-
b-c-d-e-A. A là điểm làm việc của động cơ (kết thúc quá trình khởi động).
a) Đặc tính tốc độ
b) Đặc tính động
Hình 2-3: Các đặc tính khởi động của động cơ qua 2 cấp điện trở phụ
Trên đặc tính động, tốc độ của động cơ biến đổi theo thời gian qua các giai
đoạn:
- Từ (0 - t1) - động cơ khởi động với 2 điện trở phụ. Tại thời điểm t1 điện
trở phụ thứ nhất bị ngắn mạch.
- Từ (t1 - t2) - động cơ khởi động với điện trở phụ còn lại. Tại thời điểm t2
điện trở phụ thứ 2 bị ngắn mạch.
- Thời gian khống chế khởi động được tính đến khi điện trở phụ cuối cùng bị lọai
bỏ.
* Giới thiệu sơ đồ:
17
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý mạch điện khống chế khởi động động cơ một
chiều kích thích độc lập qua 2 cấp điện trở phụ lhống chế theo thời gian.
Các phần tử của sơ đồ bao gồm:
- Phần ứng của động cơ Đ.
- Cuộn kích từ động cơ CKĐ
- Các điện trở phụ khởi động 1R, 2R.
- Rơ le dòng điện bảo vệ mất từ thông kích từ động cơ.
- Các rơ le thời gian RTZ1, RTZ2 để khống chế các quá trình khởi động.
- Công tăc tơ làm việc K để nối phần ứng động cơ vào nguồn điẹn.
- Các công tăc tơ khởi động K1, K2 để ngắn mạch các điện trở 1R, 2R tại
các thời điểm cần thiết.
- Các nút ấn điều khiển khởi động và dừng máy M, D.
* Hoạt động của sơ đồ
Để khởi động động cơ, đóng điện vào mạch động lực và điều khiển. Qua cuộn
kích từ CKT và rơ le dòng điện RTT có dòng điện kích từ cho động cơ. Nếu dòng
điện kích từ đủ, RTT tác động đóng tiếp điểm của nó trong mạch cuộn dây công
tăc tơ K, cho phép động cơ khởi động. Đồng thời rơ le thời gian RTZ1 có điện,
tiếp điểm thường kín của nó mở làm các công tăc tơ K1, K2 không có điện vào
thời điểm trước khi khởi động, các tiếp điểm K1, K2 mở làm các điện trở 1R, 2R
được nối vào mạch phần ứng động cơ.
18
Ấn nút khởi động M, công tăc tơ K có điện. Tiếp điểm thường kín K mở là
RTZ1 mất điện, đồng thời các tiếp điểm thường mở K đóng lại để động cơ khởi
động và duy trì dòng cấp điện cho động cơ.
Do tiếp điểm RTZ đóng chậm nên các công tắc tơ K1, K2 vẫn chưa có điện,
động cơ khởi động với 2 điện trở phụ trong mạch phần ứng. Khi có dòng điện qua
điện trở 2R, tạo ra sụt áp làm RTZ2 tác động, mở tiếp điểm của nó đảm bảo trình
tự khởi động.
Sau thời gian chỉnh định của RTZ1(đến thời điểm t1), tiếp điểm thường kín
RTZ1 đóng lại, công tăc tơ K1 có điện, đóng tiếp điểm K1, điện trở 1R bị nối ngắn
mạch. Động cơ tiếp tục khởi động với điện trở phụ 2R.
Khi điện trở 1R bị ngắn mạch, rơ le RTZ2 mất điện, Sau thời gian chỉnh định
của RTZ2, tiếp điểm của nó đóng lại, công tăc tơ K2 có điện, điện trở 2R bị ngắn
mạch, động cơ tăng tốc đến tốc độ làm việc, kết thúc quá trình khởi động.
d. Nhận xét về nguyên tắc khống chế theo thời gian:
* Khi dùng nguyên tắc khống chế theo thời gian thì có các yếu tố như MC,J,U,
R, L, C của mạch phải đúng với điều kiện tính toán. Nếu không thì tại các thời
điểm chuyển đổi giá trị của n, M, I thực tế của động cơ sẽ không đúng với giá trị
tính toán dẫn đến việc động cơ chuyển chế độ làm việc không đúng với yêu cầu.
* Ưu điểm: có thể điều chỉnh được thời gian theo tính toán độc lập với thông
số của hệ thống động lực, có thể điều chỉnh được thời gian chỉnh định của rơle cho
phù hợp với thông số thực tế của hệ.
* Thiết bị của sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy
* Rơ le thời gian có thể dùng cho bất kì loại động cơ với công suất nào do đó
rất thuận tiện và có tính kinh tế cao và được sử dụng rất rộng rãi.
4.2. Khống chế truyền động điện theo tốc độ.
a. Nội dung nguyên tắc:
- Tốc độ động cơ truyền động hoặc tốc độ của cơ cấu sản xuất là thông số đặc
trưng quan trọng xác định trạng thái của hệ truyền động điện, do đó dựa vào
thông số này để khống chế hệ thống truyền động điện.
19
- Trong mạch điều khiển phải có phần tử thụ cảm được tốc độ làm việc của
động cơ gọi là rơle tốc độ.
- Khi tốc độ đạt được giá trị đặt đã tính toán trước thì rơle tốc độ phát tín hiệu
đến phần tử chấp hành để chuyển trạng thái làm việc của hệ thống truyền
động điện đến trạng thái mới yêu cầu.
- Đối với động cơ động cơ điện một chiều khi vận hành vớ từ thông là hằng
số, có thể gián tiếp kiểm tra tốc độ thông qua sức điện động của động cơ.
- Với động cơ xoay chiều rotor dây quấn có thể khống chế tốc độ thông qua
s.đ.đ hoặc tần số dòng điện rotor.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
128 trang
19/04/2022
1320
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình môn Trang bị điện 1 - Nghề: Điện công nghiệp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_mon_trang_bi_dien_1_nghe_dien_cong_nghiep.pdf
