Giáo trình Trang bị điện 1 - Nghề Điện công nghiệp CĐ GTVT Trung ương I

Giáo trình trang bị điện 1 nghề điện công nghiệp hệ cao đẳng cung cấp kiến thức nền tảng về nguyên lý, cấu tạo và điều khiển khí cụ điện trong sản xuất.

• Trường học: Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải Trung ương I
• Chuyên ngành: Điện công nghiệp
• Đề tài: Trang bị điện 1
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình trang bị điện 1 ngành điện công nghiệp

Giáo trình trang bị điện 1 là tài liệu học thuật quan trọng thuộc chương trình đào tạo trình độ cao đẳng nghề Điện công nghiệp tại Cao đẳng GTVT Trung ương I. Được ban hành theo quyết định số 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày 21/12/2017, giáo trình cung cấp kiến thức nền tảng về hệ thống trang bị điện trong công nghiệp. Nội dung tập trung vào các phần tử điều khiển, bảo vệ, nguyên tắc tự động hóa truyền động điện và trang bị điện cho máy công cụ. Tài liệu được thiết kế theo hệ thống mô đun, đảm bảo tính hệ thống và ứng dụng thực tiễn. Giáo trình hỗ trợ sinh viên phát triển kỹ năng lắp đặt, vận hành và bảo trì hệ thống điện công nghiệp. Ngoài ra, giáo trình còn phục vụ nhu cầu tham khảo của cán bộ kỹ thuật, quản lý và người lao động trong ngành.

1.1. Đối tượng và phạm vi ứng dụng

Giáo trình hướng tới đối tượng là sinh viên cao đẳng nghề Điện công nghiệp, công nhân kỹ thuật và cán bộ quản lý. Phạm vi ứng dụng bao gồm các hệ thống điện công nghiệp, đặc biệt là trang bị điện cho máy cắt kim loại, máy tiện, máy phay và máy khoan. Nội dung được xây dựng dựa trên các nguyên lý điện kỹ thuật, vẽ điện và đo lường điện. Giáo trình cung cấp kiến thức từ cơ bản đến nâng cao, giúp người học nắm vững nguyên lý hoạt động của các phần tử điều khiển và bảo vệ. Ngoài ra, tài liệu còn hỗ trợ đào tạo ngắn hạn và nâng cao trình độ chuyên môn cho người lao động.

1.2. Cấu trúc nội dung chính

Giáo trình gồm 3 bài chính: (1) Các phần tử điều khiển trong hệ thống trang bị điện, (2) Tự động khống chế truyền động điện, (3) Trang bị điện máy cắt kim loại. Mỗi bài được chia thành các chương nhỏ, bao gồm lý thuyết, sơ đồ mạch điện và hướng dẫn thực hành. Nội dung lý thuyết tập trung vào đặc điểm, yêu cầu kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của các phần tử điện. Phần thực hành cung cấp hướng dẫn lắp đặt, vận hành và mô phỏng sự cố. Giáo trình cũng bao gồm phụ lục các từ viết tắt và tài liệu tham khảo.

II. Phân tích các vấn đề trong trang bị điện công nghiệp

Trang bị điện công nghiệp đối mặt nhiều thách thức như độ tin cậy, an toàn vận hành và hiệu quả kinh tế. Việc lựa chọn phần tử điều khiển không phù hợp có thể gây ra sự cố hệ thống, ảnh hưởng đến năng suất sản xuất. Yêu cầu kỹ thuật khắt khe đòi hỏi người vận hành phải nắm vững nguyên lý hoạt động của các phần tử bảo vệ như rơ le, công tắc tơ. Bên cạnh đó, sự phức tạp trong thiết kế mạch điều khiển đòi hỏi người học phải có kiến thức chuyên sâu về nguyên tắc điều khiển theo thời gian, tốc độ và dòng điện. Giáo trình trang bị điện 1 giải quyết những vấn đề này thông qua lý thuyết và bài tập thực hành.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống

Hiệu suất hệ thống trang bị điện phụ thuộc vào chất lượng phần tử điều khiển, độ chính xác của cảm biến và độ tin cậy của mạch bảo vệ. Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ của thiết bị. Giáo trình nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn cảm biến phù hợp, chẳng hạn cảm biến tiệm cận điện dung hay siêu âm. Ngoài ra, thiết kế mạch điều khiển phải đảm bảo tính linh hoạt, dễ bảo trì và chi phí vận hành thấp. Người học cần nắm vững những yếu tố này để tối ưu hóa hệ thống điện công nghiệp.

2.2. Những khó khăn trong vận hành và bảo trì

Vận hành và bảo trì hệ thống trang bị điện gặp nhiều khó khăn do sự đa dạng của thiết bị và tính phức tạp của mạch điều khiển. Người vận hành cần có kiến thức chuyên sâu về nguyên lý hoạt động của từng phần tử để xử lý sự cố kịp thời. Giáo trình cung cấp hướng dẫn chi tiết về cách mô phỏng sự cố, ghi nhận hiện tượng và viết báo cáo thực hành. Ngoài ra, việc cập nhật công nghệ mới và tiêu chuẩn an toàn cũng là thách thức đối với người học. Giáo trình trang bị điện 1 giúp người học vượt qua những khó khăn này thông qua lý thuyết và bài tập thực hành.

III. Giải pháp trang bị điện theo tiêu chuẩn cao đẳng

Giải pháp trang bị điện trong giáo trình tuân thủ tiêu chuẩn đào tạo cao đẳng nghề Điện công nghiệp, đảm bảo tính hệ thống và ứng dụng thực tiễn. Giáo trình hướng dẫn cách thiết kế mạch điều khiển theo nguyên tắc an toàn, hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Người học được trang bị kiến thức về lựa chọn phần tử điều khiển, cảm biến và mạch bảo vệ phù hợp với yêu cầu kỹ thuật. Ngoài ra, giáo trình cung cấp phương pháp thể hiện sơ đồ điện theo tiêu chuẩn công nghiệp, giúp người học dễ dàng đọc hiểu và triển khai thực tế. Giải pháp này đảm bảo hệ thống trang bị điện hoạt động ổn định, đáp ứng nhu cầu sản xuất công nghiệp.

3.1. Nguyên tắc thiết kế mạch điều khiển

Thiết kế mạch điều khiển phải đảm bảo tính đơn giản, dễ bảo trì và chi phí thấp. Giáo trình hướng dẫn cách thể hiện mạch động lực và mạch điều khiển theo tiêu chuẩn, sử dụng ký hiệu thống nhất. Người học được học về nguyên tắc điều khiển theo thời gian, tốc độ, dòng điện và vị trí. Mạch điều khiển phải bao gồm các phần tử bảo vệ như rơ le nhiệt, rơ le dòng điện để đảm bảo an toàn. Ngoài ra, thiết kế phải linh hoạt, cho phép mở rộng chức năng trong tương lai. Giáo trình cung cấp ví dụ minh họa về sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha.

3.2. Phương pháp lựa chọn phần tử điều khiển

Lựa chọn phần tử điều khiển phải dựa trên yêu cầu kỹ thuật, điều kiện môi trường và chi phí. Giáo trình cung cấp hướng dẫn chi tiết về cách chọn cảm biến tiệm cận, công tắc tơ, rơ le phù hợp. Người học được học về ưu nhược điểm của từng loại cảm biến, chẳng hạn cảm biến điện dung hoạt động tốt với vật thể nhỏ nhưng bị ảnh hưởng bởi độ ẩm. Ngoài ra, giáo trình nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn rơ le bảo vệ phù hợp với dòng điện danh định. Phương pháp này đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, giảm thiểu sự cố.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn giáo trình

Giáo trình trang bị điện 1 ngành điện công nghiệp trình độ cao đẳng cung cấp kiến thức nền tảng và kỹ năng thực hành quan trọng cho người học. Sau khi hoàn thành khóa học, sinh viên có đủ năng lực để lắp đặt, vận hành và bảo trì hệ thống trang bị điện công nghiệp. Giáo trình cũng hỗ trợ đào tạo nâng cao và nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực tự động hóa. Ứng dụng thực tiễn của giáo trình bao gồm thiết kế mạch điều khiển cho máy công cụ, hệ thống bảo vệ quá tải và mô phỏng sự cố. Ngoài ra, giáo trình còn phục vụ nhu cầu tham khảo của cán bộ kỹ thuật và quản lý trong ngành điện công nghiệp.

4.1. Đánh giá hiệu quả đào tạo

Giáo trình đã được triển khai thành công tại Cao đẳng GTVT Trung ương I, giúp nâng cao chất lượng đào tạo nghề Điện công nghiệp. Người học sau khi hoàn thành khóa học có thể áp dụng kiến thức vào thực tế sản xuất. Giáo trình cũng nhận được phản hồi tích cực từ doanh nghiệp về tính ứng dụng và chất lượng đào tạo. Ngoài ra, giáo trình còn hỗ trợ đào tạo ngắn hạn, nâng cao trình độ chuyên môn cho người lao động. Việc cập nhật giáo trình theo tiêu chuẩn mới đảm bảo tính thời sự và hiệu quả đào tạo.

4.2. Hướng phát triển tương lai

Trong tương lai, giáo trình cần cập nhật thêm kiến thức về công nghệ mới như IoT, trí tuệ nhân tạo trong điều khiển điện. Việc tích hợp phần mềm mô phỏng mạch điện vào giáo trình sẽ nâng cao tính tương tác và hiệu quả học tập. Ngoài ra, giáo trình cần mở rộng nội dung về an toàn điện và tiêu chuẩn quốc tế. Việc hợp tác với doanh nghiệp trong xây dựng giáo trình cũng là hướng phát triển quan trọng. Giáo trình trang bị điện 1 sẽ tiếp tục đóng vai trò nền tảng cho đào tạo nghề Điện công nghiệp trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu: Khái quát chung về hệ 2 2 —— |thống trang bịđện-điệnt — |“ | | | Các phần tử điều khiển trong hệ 2 théng trang bị điện- điện tử 12 7 7 } 3 Tự động khống chế truyền động 36 |17 112 7 điện 4 Trang bị điện máy cắt kim loại 120 18 95 7 Cộng: 270_ |45 210 15 BAI MO DAU: KHAI QUAT CHUNG VE HE THONG TRANG BI DIEN 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 vân 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 thông 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 can 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, đám 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 đôi 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. - 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.

5 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 nôi 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 câu 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 -Khéng ché 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. - Dam bao an toàn cho người và thiết bị trong quá trình sản xuất. BAI 1: CAC PHAN TU DIEU KHIEN TRONG HE THONG 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 về 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 câu, 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 mi, cần 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.

Cầu tạo: Nắp. Vỏ; Dây chảy b. Công dụng: „ Bản chất của cầu chì là một đoạn dây dẫn yếu nhất trong mạch, khi có sự cô đoạn dây này bị đứt ra đầu tiên. Cầu chì dùng bảo vệ thiết bị tránh khỏi dòng ngắn mạch.

Cầu tạo: oo 1 2 3 A B ‘ b. Dang thực tế a. Cau tao rơ le nhiệt 3 pha HINH 1.2: CAU TAO VA DANG THUC TE RO LE NHIET 3 PHA 1. Thanh lưỡng Kim; 4.

Phân tử đột nóng; A: Cực nôi nguôn; 3. Hé thong tiép diém; B: Cuc ndi tai; b. Công dụng: Rơ le nhiệt dùng dé bảo VỆ Sự cố quá tải. Trong thực tế người ta thường gắn rơ le nhiệt phía sau công tặc tơ gọi là khởi động từ.

Các phần tử điều khiển Muc tiêu: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc và ứng dụng của các phần tử điều khiến trong mạch điện. Công tắc l pha b. Công tắc 3 pha HINH 1.3: CONG TAC 1 PHA VA 3 PHA b. Công dụng: 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 Núm tác động; HINH 14: NÚT ÂN TỰ PHỤC HÔI mz mở (NO); Hệ thống tiếp điểm; 5. Tiếp điểm thường đóng (NC); Tiép diém chung (com); 6. Lò xo phục hôi.

Công dụng: Nút ấn được dùng trong mạch điều khiển, để ra lệnh điều khiển mạch hoạt động. Nút ân thường được lắp ở mặt trước của các tủ điêu khiên. Tín hiệu do nút ân tự phục hôi tạo ra có dạng xung như hình 1. 0 1 0 _| Nút ấn thường mở Nhả Nút ấn thường đóng Nhả Nhắn Nhả HINH 1.5: TIN HIEU DO NUT AN TAO RA 2.

Cấu tạo: abi ¬ —> l Cầu dao 2 ngã 3 pha. TÌ Câu dao 1 ngã 1 pha. Cầu dao 3 pha Cầu dao có lưỡi dao phụ Lưỡi dao chính (1); Lưỡi dao phụ (3); Tiếp xúc tĩnh (ngÄÌNJ{2ý: CÁC BỘ ĐẾÂ\W€HAIậw @ẠĐ Lò xo bật nhanh (4); Cực đấu dây (6). Công dụng: Cầu đao là một loại khí cụ điện dùng đề 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 câu đao 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 đao: Các cực của cầu đao có công suất cắt rất hạn chế, Cầu dao thường được dùng đề đóng ngắt và.đỗi 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 suat 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 10 quang giữa các pha, từ đó vật liệu cách điện sẽ bị phá hỏng, gây nguy hiểm cho thiệt bị và người thao tác.4 Bộ khống chế a. Cấu tạo: - - Bộ khống chế hình trống: HINH 1.7: BO KHONG CHE HiNH TRONG a. Hinh dang chung b.

Bộ phận chính bên trong 1. Vành trượt bằng đồng ay 3. Các tiếp xúc tỉnh đồng 2 có cung dài làm việc khác nt 4. Trục cố định vành tiêp xúc động sắp xêp 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 làchỗi tiếp xúc) kẹp chặt trên một cán cố định đã bọc cách điện 4 mỗi chối 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 bên ngoài. Khi quay trục 1 các đoạn vành trượt 2 tiếp xúc mặt với các chỗi tiếp xúc 3 và do đó thực hiện được các chuyên đổi mạch cần thiết trong mach điều khiến.

- Bộ khống chế hình cam: Hình đạng 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.