MỞ ĐẦU KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN Giới thiệu: Động cơ điện được sử dụng phổ biến trong các dây truyền tự động của quá trình sản xuất công nghiệp. Điều khiển, khống chế động cơ là vấn đề luôn luôn được giới chuyên môn quan tâm, tìm hiểu và giải quyết một cách tối ưu, đa năng và phổ dụng. Đối với những người công tác trong lĩnh vực điện công nghiệp thì mảng kiến thức và kỹ năng về hệ thống trang bị điện dùng điều khiển, khống chế động cơ điện là một yêu cầu bắt buộc. Nó là tiền đề cho việc tiếp thu, thực hiện các mạch điều khiển bằng linh kiện điện tử hoặc điều khiển lập trình.
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. - Rèn luyện tính cẩn thận, nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc. Nội dung chính: 1.
Đặc điểm của hệ thống trang bị điện Hệ thống trang bị điện 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 trang bị điện các máy sản xuất giúp cho việc nâng cao năng suất máy, đảm bảo độ chính xác gia công, rút ngắn thời gian máy, thực hiện các công đoạn gia công khác nhau theo một trình tự cho trước. Hệ thống trang bị điện cần có: Các thiết bị động lực, các thiết bị điều khiển và các phần tử tự động. Nhằm tự động hoá một phần hoặc toàn bộ các quá trình sản xuất của máy, hệ thống trang bị điện 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.
Kết cấu của hệ thống trang bị điện: - 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. 7 - 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 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. Yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện công nghiệp - 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 - 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. 8 BÀI 1 CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Giới thiệu: Hiện nay ngành công nghiệp ở Việt nam đang phát triển rất nhanh, nhu cầu sử dụng các phần tử điện điều khiển ngày càng nhiều vế số lượng và chủng loại. Các nhà sản xuất đã không ngừng cải tiến và nâng cao chất lượng, chủng loại nhằm đáp ứng những yêu cầu của thị trường.
Do vậy từ việc tìm hiểu về lý thuyết cũng như thực hành tìm hiểu kết cấu, tính toán chọn lựa đến việc sử dụng, vận hành các phần tử điện điều khiển là cần thiết nhằm điều khiển tốt nhất cho mạch điện và hệ thống điện.Nội dung bài học này nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các phần tử điện điều khiển thường được sử dụng trong trong các doanh nghiệp công nghiệp. Mục tiêu: - Nhận biết được các phần tử điều khiển trong một hệ thống trang bị điện. - Mô tả được cấu tạo và giải thích được nguyên lý làm việc của các khí cụ điện điều khiển có trong sơ đồ. - Sửa chữa được hư hỏng thông thường của các khí cụ điện điều khiển.
- Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và an toàn trong công việc. Nội dung chính: 1. Các phần tử bảo vệ Mục tiêu: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc và ứng dụng của các phần tử bảo vệ trong mạch điện. Công dụng: Bản chất của cầu chì là một đoạn dây dẫn yếu nhất trong mạch, khi có sự cố đoạn dây này bị đứt ra đầu tiên.
Cầu chì dùng bảo vệ thiết bị tránh khỏi dòng ngắn mạch. Dạng thực tế a. Cấu tạo rơ le nhiệt 3 pha HÌNH 1.2: CẤU TẠO VÀ DẠNG THỰC TẾ RƠ LE NHIỆT 3 PHA 1. Thanh lưỡng kim; 4.
Phần tử đốt nóng; A: Cực nối nguồn; 3. Hệ thống tiếp điểm; B: Cực nối tải; b. Công dụng: Rơ le nhiệt dùng để bảo vệ sự cố quá tải. Trong thực tế người ta thường gắn rơ le nhiệt phía sau công tắc tơ gọi là khởi động từ.
Các phần tử điều khiển Mục tiêu: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc và ứng dụng của các phần tử điều khiển trong mạch điện. Công tắc 1 pha b. Công tắc 3 pha b. Công dụng: HÌNH 1.3: CÔNG TẮC 1 PHA VÀ 3 PHA 10 Công tắc thực tế thường được dùng làm các khoá chuyển mạch (chuyển chế độ làm việc trong mạch điều khiển), hoặc dùng làm các công tắc đóng mở nguồn (cầu dao).
Cấu tạo nút ấn b. Dạng thực tế của nút ấn HÌNH 1.4: NÚT ẤN TỰ PHỤC HỒI 1. Tiếp điểm thường mở (NO); 2. Hệ thống tiếp điểm; 5.
Tiếp điểm thường đóng (NC); 3. Tiếp điểm chung (com); 6. Lò xo phục hồi. Công dụng: Nút ấn được dùng trong mạch điều khiển, để ra lệnh điều khiển mạch hoạt động.
Nút ấn thường được lắp ở mặt trước của các tủ điều khiển. Tín hiệu do nút ấn tự phục hồi tạo ra có dạng xung như hình 1. 0 0 1 Nút ấn thường mở Nhả Nhấn Nhả Nút ấn thường đóng 1 0 1 Nhả Nhấn Nhả HÌNH 1.5: TÍN HIỆU DO NÚT ẤN TẠO RA 11 2. Cấu tạo: L N Cầu dao 2 ngã 3 pha.
Cầu dao 1 ngã 1 pha. 1 2 5 6 Cầu dao 3 pha Cầu dao có lưỡi dao phụ HÌNH 1.6: CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DAO Lưỡi dao chính (1); Lưỡi dao phụ (3); Tiếp xúc tĩnh (ngàm)(2); Đế cách điện (5); Lò xo bật nhanh (4); Cực đấu dây (6). Công dụng: Cầu dao là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt dòng điện bằng tay đơn giản nhất được sử dụng trong các mạch điện có điện áp đến 220VDC hoặc 380VAC. Cầu dao cho phép thực hiện hai chức năng chính sau: - An toàn cho người: để được điều đó, cầu dao thực hiện nhiệm vụ ngăn cách giữa phần phía trên (thượng lưu) có điện áp và phần phía dưới (hạ lưu) của một mạng điện mà ở phần này người ta tiến hành sửa chửa điện.
- An toàn cho thiết bị: khi mà cầu dao có thể bố trí vị trí hay làm trụ cột để lắp thêm các cầu chì, thì các cầu chì đó được sử dụng để bảo vệ các trang thiết bị đối với hiện tượng ngắn mạch. Trạng thái của dao cách ly được đóng hay mở dễ dàng được nhận thấy khi ta đứng nhìn từ phía ngoài. Khả năng cắt điện của cầu dao: Các cực của 12 cầu dao có công suất cắt rất hạn chế. Cầu dao thường được dùng để đóng ngắt và đổi nối mạch điện, với công suất nhỏ và những thiết bị khi làm việc không cần thao tác đóng cắt nhiều lần.
Nếu điện áp cao hơn hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao thường chỉ làm nhiệm vụ đóng cắt không tải. Vì trong trường hợp này khi ngắt mạch hồ quang sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xúc sẽ bị phá hỏng trong một thời gian rất ngắn và khơi mào cho việc phát sinh hồ quang giữa các pha, từ đó vật liệu cách điện sẽ bị phá hỏng, gây nguy hiểm cho thiết bị và người thao tác.4 Bộ khống chế a. Cấu tạo: - Bộ khống chế hình trống: HÌNH 1.7: BỘ KHỐNG CHẾ HÌNH TRỐNG a. Hình dạng chung b.
Bộ phận chính bên trong 1. Vành trượt bằng đồng 3. Trục cố định Trên trục 1 đã bọc cách điện người ta bắt chặt các đoạn vành trượt bằng đồng 2 có cung dài làm việc khác nhau. Các đoạn này được dùng làm các vành tiếp xúc động sắp xếp ở các góc độ khác nhau.
Một vài đoạn vành được nối điện với nhau sẵn ở bên trong. Các tiếp xúc tĩnh 3 có lò xo đàn hồi (còn được gọi là chổi tiếp xúc) kẹp chặt trên một cán cố định đã bọc cách điện 4 mỗi chổi tiếp xúc tương ứng với một đoạn vành trượt ở bộ phận quay. Các chổi tiếp xúc có vành cách điện với nhau và được nối trực tiếp với mạch điện 13 bên ngoài. Khi quay trục 1 các đoạn vành trượt 2 tiếp xúc mặt với các chổi tiếp xúc 3 và do đó thực hiện được các chuyển đổi mạch cần thiết trong mạch điều khiển.
- Bộ khống chế hình cam: Hình dạng chung của một bộ khống chế hình cam được trình bày như hình vẽ 1. Trên trục quay 1 người ta bắt chặt hình cam 2. Một trục nhỏ có vấu 3 có lò xo đàn hồi 6 luôn luôn đẩy trục vấu 3 tỳ hình cam.
