Giáo trình thực hành trang bị điện - Lắp đặt, kiểm tra, sửa chữa thiết bị điện

• Tác giả: Phạm Văn Chính
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện
• Đề tài: Giáo trình thực hành trang bị điện
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Nam Định

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình thực hành trang bị điện

Giáo trình thực hành trang bị điện là tài liệu giảng dạy chuyên ngành kỹ thuật điện, được biên soạn phục vụ sinh viên cao đẳng và đại học. Giáo trình do Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định phát hành năm 2010, thuộc Khoa Điện - Điện tử. Nội dung tập trung vào hai phần chính. Phần thứ nhất hướng dẫn thực hành lắp đặt, sửa chữa và vận hành mạch điều khiển động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha và động cơ điện một chiều. Phần thứ hai trang bị kiến thức về các máy gia công kim loại thường dùng trong dây chuyền sản xuất công nghiệp. Người học được rèn luyện kỹ năng vẽ sơ đồ nguyên lý, sơ đồ lắp ráp, phân tích mạch và lắp đặt thiết bị. Giáo trình cũng hướng dẫn kết nối các bộ biến đổi, lập trình điều khiển để điều chỉnh tốc độ động cơ. Tài liệu này đóng vai trò cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn sản xuất công nghiệp.

1.1. Đối tượng và mục tiêu đào tạo

Giáo trình thực hành trang bị điện hướng đến sinh viên các ngành công nghệ kỹ thuật điện, kỹ thuật điện điện tử và công nghệ tự động hóa. Mục tiêu đào tạo bao gồm ba nhóm chính. Nhóm kiến thức yêu cầu người học nắm vững cấu tạo, nguyên lý làm việc của thiết bị đóng cắt và điều khiển. Nhóm kỹ năng bao gồm khả năng tháo lắp, sửa chữa thiết bị hư hỏng, xác định cực tính động cơ và đấu nối mạch điện. Nhóm thái độ nhấn mạnh sự nghiêm túc trong học tập, tổ chức nơi lắp đặt gọn gàng và đảm bảo an toàn cho người cùng thiết bị trong suốt quá trình thực hành.

1.2. Cấu trúc và phạm vi nội dung

Giáo trình được xây dựng theo cấu trúc bài học, mỗi bài tập trung vào một mạch điều khiển cụ thể. Các bài học trải dài từ cơ bản đến nâng cao. Bài đầu tiên hướng dẫn tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa thiết bị điện cơ bản. Các bài tiếp theo bao gồm mạch khởi động trực tiếp, mạch hạn chế dòng khởi động, mạch điều khiển tuần tự và mạch hãm động năng. Giáo trình cũng đề cập đến kỹ thuật điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều bằng bộ chỉnh lưu, bộ điều chỉnh xung áp và điều khiển động cơ xoay chiều bằng bộ biến tần. Phần cuối hướng dẫn sửa chữa mạch điện các nhóm máy công nghiệp như máy tiện, máy khoan, máy phay, máy hàn và hệ thống cầu trục.

II. Phân tích các mạch điện điều khiển động cơ

Giáo trình thực hành trang bị điện trình bày nhiều loại mạch điện điều khiển động cơ khác nhau. Mạch khởi động trực tiếp sử dụng aptomat, contactor và rơle nhiệt để điều khiển động cơ xoay chiều ba pha. Mạch động lực cấp nguồn trực tiếp cho động cơ qua các tiếp điểm thường mở của contactor. Mạch điều khiển sử dụng nút bấm mở máy và dừng máy để điều khiển quá trình hoạt động. Hệ thống bảo vệ bao gồm bảo vệ ngắn mạch bằng aptomat và bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt. Mạch khởi động có hạn chế dòng áp dụng phương pháp khởi động sao-tam giác hoặc sử dụng điện trở hạn chế dòng. Mạch điều khiển tuần tự cho phép vận hành nhiều động cơ theo trình tự thời gian xác định. Mạch hãm động năng sử dụng hãm tái sinh hoặc hãm ngược chiều để dừng động cơ nhanh chóng. Mỗi loại mạch đều có nguyên lý hoạt động riêng, đòi hỏi người học phải hiểu rõ trước khi lắp ráp thực tế.

2.1. Mạch khởi động trực tiếp và bảo vệ động cơ

2.2. Mạch điều khiển tuần tự và hãm động năng

III. Phương pháp thực hành lắp ráp và sửa chữa mạch điện

Quy trình thực hành trong giáo trình thực hành trang bị điện tuân theo trình tự sáu bước chặt chẽ. Bước đầu tiên là đọc hiểu sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp ráp. Người thực hành cần phân biệt rõ mạch động lực và mạch điều khiển trên sơ đồ. Bước thứ hai là gá lắp và bố trí thiết bị trên bo lắp ráp. Các thiết bị như aptomat, contactor, rơle nhiệt được lắp đúng vị trí bằng vít cố định. Bước thứ ba là lắp mạch điều khiển, gia công đầu cốt và đi dây theo máng nhựa. Bước thứ tư là thử mạch điều khiển bằng cách cấp nguồn và kiểm tra hoạt động đóng mở máy. Bước thứ năm là lắp mạch động lực, đấu dây đúng chủng loại vào động cơ. Bước cuối cùng là vận hành động cơ, kiểm tra đủ nguồn điện ba pha và khởi động máy. Quy trình sửa chữa yêu cầu ghi chép hiện tượng, dự đoán nguyên nhân và thực hiện kiểm tra khắc phục theo bảng mẫu chuẩn.

3.1. Kỹ thuật lắp ráp và đi dây mạch điện

3.2. Quy trình sửa chữa và khắc phục sự cố

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết luận giáo trình

Giáo trình thực hành trang bị điện có tính ứng dụng cao trong thực tiễn sản xuất công nghiệp. Kiến thức về mạch khởi động trực tiếp áp dụng rộng rãi trong các hệ thống băng tải, quạt công nghiệp và máy bơm. Kỹ thuật khởi động sao-tam giác được sử dụng cho các động cơ công suất lớn trong nhà máy sản xuất. Mạch điều khiển tuần tự phục vụ các dây chuyền tự động, yêu cầu vận hành nhiều thiết bị theo trình tự. Kỹ năng sửa chữa mạch điện nhóm máy tiện, máy khoan, máy phay và máy mài đáp ứng nhu cầu bảo trì thiết bị trong các xưởng cơ khí. Hệ thống điều khiển cầu trục sử dụng bộ điều áp xoay chiều và xung điện trở rôto được áp dụng trong các nhà xưởng công nghiệp nặng. Giáo trình cũng đề cập đến kỹ thuật điều chỉnh tốc độ bằng bộ biến tần, công nghệ ngày càng phổ biến trong tự động hóa hiện đại. Sinh viên sau khi hoàn thành có khả năng lắp dựng mô hình điều khiển, vận hành và sửa chữa máy công nghiệp hiệu quả.

4.1. Ứng dụng trong các nhóm máy công nghiệp

4.2. Tầm quan trọng và hướng phát triển

Trích đoạn nội dung tài liệu

Tr­êng §¹i häc s­ ph¹m kü thuËt Nam ®Þnh Khoa §iÖn - §iÖn tö Th.s Ph¹m V¨n ChÝnh - Ths. NguyÔn Hïng Kh«i gi¸o tr×nh thùc hµnh trang bÞ ®iÖn N¨m 2010 Giáo trình thực hành trang bị điện MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU . 2 BÀI 1: THÁO LẮP, KIỂM TRA , SỬA CHỮA MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐIỆN . LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU . LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ HẠN CHẾ DÒNG KHỞI ĐỘNG . LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TUẦN TỰ ĐỘNG CƠ ĐIỆN . LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TUẦN TỰ HAI ĐỘNG CƠ DÙNG RƠLE THỜI GIAN. LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HÃM ĐỘNG NĂNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU . LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG CÁC BỘ CHỈNH LƯU . LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG BỘ ĐIỀU CHỈNH XUNG ÁP . LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA NHIỀU CẤP TỐC ĐỘ . LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ Đ. LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU 3 PHA BẰNG BỘ ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ . SỬA CHỮA MẠCH ĐIỆN NHÓM MÁY TIỆN . SỬA CHỮA MẠCH ĐIỆN NHÓM MÁY KHOAN . SỬA CHỮA MẠCH ĐIỆN NHÓM MÁY PHAY, MÀI. SỬA CHỮA MẠCH ĐIỆN NHÓM MÁY NÂNG - VẬN CHUYỂN LẮP RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN NÂNG HẠ CẦU TRỤC DÙNG BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU VÀ XUNG ĐIỆN TRỞ RÔTO . SỬA CHỮA MẠCH ĐIỆN NHÓM MÁY HÀN. 179 1 Giáo trình thực hành trang bị điện LỜI NÓI ĐẦU Để giúp cho học sinh sinh viên nắm được các kiến thức cơ bản vê trang bị điện cho các máy công nghiệp. Tác giả đã biên soạn giáo trình môn học thực hành trang bị điện để làm tài liệu giảng dậy cho sinh viên cao đẳng, và đại học, các ngành công nghệ kỹ thuật điện, kỹ thuật điện điện tử, công nghệ tự động. Giáo trình gồm hai phần chính:  Phần thực hành, lắp đặt và sửa chữa, vận hành các mạch điều khiển động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha, động cơ điện một chiều: - Phần này gồm các bài tập cơ bản vẽ được sơ đồ nguyên lý, sơ đồ lắp ráp, phân tích mạch, lắp đặt và vận hành các mạch điều khiển động cơ. - Trang bị cho sinh viên các kiến thức kết nối các bộ biến đổi, lập chương trình điều khiển, để điều chỉnh được tốc độ động cơ điện một chiều xoay chiều, và động cơ điện đặc biệt.  Trang bị cho sinh viên những kiến thức các máy gia công kim loại thường sử dụng trong các dây chuyền sản xuất. Sinh viên có thể lắp dựng được các mô hình điều khiển của máy, vận hành và sửa chữa các máy khi hư hỏng. Víi lÇn biªn so¹n ®Çu tiªn kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt, rÊt mong ®­îc sù gãp ý ch©n thµnh cña c¸c ®ång nghiÖp, c¸c em sinh viªn ®Ó gi¸o tr×nh ®­îc hoµn thiÖn h¬n. 2 Giáo trình thực hành trang bị điện BÀI 1: THÁO LẮP, KIỂM TRA , SỬA CHỮA MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐIỆN Mục tiêu học tập:  Kiến thức:  Nắm được cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số thiết bị đóng cắt và điều khiển  Nắm được thông số kỹ thuật : động cơ điện xoay chiều ba pha  Kĩ năng:  Tháo lắp và sửa chữa được thiết bị hư hỏng  Xác định cực tính động cơ và đấu nối  Thái độ:  Nghiêm túc học tập, tích cực luyện tập  Tổ chức nơi lắp đặt gọn gàng ngăn lắp  Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị I. Một số loại khí cụ điện cơ bản: 1. Các thiết bị đóng cắt: 1.1 Cơ sở lý thuyết thực hành Cầu dao là một loại khí cụ điện hạ áp được sử dụng để đóng cắt hoặc đổi nối sơ đồ kết dây của mạch điện thao tác trực tiếp bàng tay - Phân loại : - Cầu dao một pha, cầu dao ba pha - Cầu dao một chiều, cầu dao hai chiều - Cầu dao có cầu chì, cầu dao không có cầu chì - Cầu dao có lưỡi dao phụ và cầu dao không có lưỡi dao phụ - Ký hiệu: 3 Giáo trình thực hành trang bị điện 1.2 Nội dung thực hành a) Lập bảng ghi các thông số kỹ thuật của các loại cầu dao thường dùng TT Tên thiết bị, mã hiệu Thông số kỹ thuật Ghi chú 1 Cầu dao 1 pha ……………… 2 Cầu dao 3 pha b) Qui trình lắp đặt vận hành TT Tên các bước Công việc phải làm Kết quả đạt Ghi các công việc được thông số kỹ thuật 1 Lắp đặt cầu dao Lấy dấu kích thước, Gá lắp vững Dán mác ký khoan lỗ để bắt vít chắc hiệu tên thiết bị theo sơ đồ 2 Vận hành Thao tác đóng cắt cầu Đóng cắt dễ dao dàng không vướng các thiết bị khác 4 Giáo trình thực hành trang bị điện b) Qui trình sửa chữa thiết bị TT Tên các bước công Công việc phải Kết quả đạt Ghi các thông việc làm được số kỹ thuật 1 Kiểm tra má tiếp xúc Đóng cầu dao Điện trở đo của cầu dao dùng đồng hồ đo được rất nhỏ và thông mạch đầu bằng không vào và ra của cầu dao 2 Kiểm tra cầu chì và Kiểm tra dây chì Pha nào có thay thế khi hư hỏng của từng pha , điện trở vô dùng đồng hồ đo cùng thì phải thông mạch thay thế 3 Kiểm tra bộ phận dập Tháo ngăn dập hồ Các khe dập hồ quang của các cầu quang, vệ xinh các hồ quang đúng dao có ngăn dập hồ khe hở hướng để phân quang chia hồ quang 1. Cơ sở lý thuyết thực hành Áptômát là một loại khí cụ điện đóng cắt bảo vệ chính trong mạch điện hạ áp. Nó được sử dụng để đóng cắt từ xa và tự động cắt mạch khi thiết bị điện hoặc đường dây phía sau nó ngắn mạch hoặc quá tải, quá áp, kém áp, chạm đất…. - Phân loại: + Áptômát bảo vệ quá dòng ( ngắn mạch hoặc quá tải ) + Áptômát bảo vệ quá điện áp + Áptômát bảo vệ kém áp + Áptômát bảo vệ chống giật (áptômát vi sai ) + Áptômát bảo vệ vạn năng - Kí hiệu: 3pha 1 pha 5 Giáo trình thực hành trang bị điện 1.2 Thực hành a) Lập bảng ghi các thông số kỹ thuật của các loại áptômát thường dùng TT Tên thiết bị, mã hiệu Thông số kỹ thuật Ghi chú b) Qui trình lắp đặt vận hành TT Tên các bước Công việc phải làm Kết quả đạt Ghi các công việc được thông số kỹ thuật 1 Lắp đặt áptômát Lấy dấu kích thước, Gá lắp vững Dán mác ký khoan lỗ để bắt vít chắc hiệu tên thiết bị theo sơ đồ 2 Vận hành Thao tác đóng cắt Đóng cắt dễ áptômát dàng không vướng các thiết bị khác b) Qui trình sửa chữa thiết bị TT Tên các bước công Công việc phải Kết quả đạt Ghi các thông việc làm được số kỹ thuật 1 Kiểm tra má tiếp xúc Đóng áptômat Điện trở đo của áptômat dùng đồng hồ đo được rất nhỏ và thông mạch đầu bằng không vào và ra của áptômat 2 Kiểm tra tác động của Thử nút tác động Áptômat nhảy áptômát của áptômat cần đóng phải ở vị trí nằm ngang 3 Kiểm tra các cuộn dòng áp của áptômat hỗn hợp 6 Giáo trình thực hành trang bị điện 1. Cơ sở lý thuyết thực hành Côngtắctơ là một khí cụ điện hạ áp được sử dụng để điều khiển đóng cắt mạch từ xa tự động hoặc bằng nút ấn các mạch điện lực có phụ tải điện điến áp đến 500V, dòng điện đến 600A - Công tắc tơ có hai vị trí đóng- cắt. Tần số có thể lên đến 1500lần/ giờ - Dùng để khống chế tự động và điều khiển từ xa các thiết bị một chiều và xoay chiều có điện áp tới 500V. - Phân loại: + Phân loại theo nguyên lý truyền động có: côngtắctơ điện từ, côngtắctơ kiểu hơi ép, côngtắctơ kiểu thuỷ lực + Phân loại theo dạng dòng điện: côngtắctơ điều khiển điện áp một chiều, côngtắctơ điều khiển điện áp xoay chiều + Phân loại theo kết cấu: Côngtắctơ hạn chế chiều cao, côngtắctơ hạn chế chiều rộng - Kí hiệu: Thường mở, thường đóng Tiếp điểm chính 7 Giáo trình thực hành trang bị điện 1.2 Thực hành a) Lập bảng ghi các thông số kỹ thuật của các loại côngtắctơ thường dùng TT Tên thiết bị, mã hiệu Thông số kỹ thuật Ghi chú b)Qui trình sửa chữa thiết bị - Kiểm tra má tiếp xúc các tiếp điểm mạch lực, mạch điều khiển côngtắctơ - Kiểm tra mạch t ừ côngtắctơ - Kiểm tra các thiết bị dập hồ quang của các cầu dao có ngăn dập hồ quang 1. Khởi động từ 1.1 Cơ sở lý thuyết thực hành - Là một thiết bị dùng để điều khiển từ xa việc đóng cắt đảo chiều và bảo vệ quá tải ( nếu có mắc thêm rơle nhiệt) cho các động cơ rôto lồng sóc. Khởi động từ khi có một côngtắctơ gọi là khởi động từ đơn, thường dùng đóng cắt động cơ điện. Khởi động từ khi có hai công tắc tơ gọi là khởi động từ kép, thương dùng khởi động và điều khiển dảo chiều động cơ điện. Muốn khởi động từ bảo vệ được ngắn mạch phải mắc thêm cầu chì 1.2 Thực hành a) Lập bảng ghi các thông số kỹ thuật của các loại khởi động từ thường dùng TT Tên thiết bị, mã hiệu Thông số kỹ thuật Ghi chú 8 Giáo trình thực hành trang bị điện b) Qui trình sửa chữa thiết bị - Kiểm tra má tiếp xúc các tiếp điểm mạch lực, mạch điều khiển khởi động từ - Kiểm tra mạch t ừ khởi động từ - Kiểm tra bộ phận dập hồ quang của các khởi động từ 1.1 Cơ sở lý thuyết thực hành - Là thiết bị dùng để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải. Thường dùng kèm với khởi động từ, côngtắctơ. Dùng ở điện áp xoay chiều đến 500V, tần số 50 Hz, loại mới Iđm đến 150 A điện áp một chiều tới 400V. Rơle không tác dụng tức thời theo dòng điện vì có quán tính nhiệt lớn phải có thời gian để phát nóng. Thời gian làm việc khoảng vài giây đến vài phút, nên không dùng bảo vệ ngắn mạch được.2 Thực hành a) Lập bảng ghi các thông số kỹ thuật của các loại rơ le nhiệt thường dùng TT Tên thiết bị, mã hiệu Thông số kỹ thuật Ghi chú 9 Giáo trình thực hành trang bị điện b) Qui trình sủa chữa thiết bị - Kiểm tra phần tử đốt nóng - Kiểm tra mạch từ khởi động từ - Kiểm tra các thiết bị dập hồ quang của các cầu dao có ngăn dập hồ quang 1. Rơle thời gian: 1.