MỞ ĐẦU KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN Mã bài: MĐ 16.00 Giới thiệu: Động cơ điện đƣợc 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 đƣợc giới chuyên môn quan tâm, tìm hiểu và giải quyết một cách tối ƣu, đa năng và phổ dụng. Đối với những ngƣời 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 đƣợc đặc điểm của hệ thống trang bị điện. - Vận dụng đúng các yêu cầu hệ thống trang bị điện khi thiết kế, lắp đặt. - R n 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 đƣợc 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, thực hiện các công đoạn gia công khác nhau theo một trình tự cho trƣớc. 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 lƣợng điện thành các dạng năng lƣợng cần thiết khác phục vụ 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 nhƣ 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 đƣợc đặc trƣng 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 6 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 đƣợc thực hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển. Nhƣ vậy: Hệ thống khống chế truyền động điện là tập hợp các khí cụ điện và dây nối đƣợc 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 lƣợng điện thành dạng năng lƣợng 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 trƣớc với thông số kỹ thuật phù hợp.
- Góp phần nâng cao năng suất, chất lƣợng, hiệu quả của quá trình sản xuất, giảm nhẹ điều kiện lao động cho con ngƣời. - Đảm bảo an toàn cho ngƣời và thiết bị trong quá trình sản xuất. 7 Bài 1: CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN Mã bài: MĐ 16.01 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 lƣợng và chủng loại. Các nhà sản xuất đã không ngừng cải tiến và nâng cao chất lƣợng, chủng loại nhằm đáp ứng những yêu cầu của thị trƣờng.
Do vậy từ việc tìm hiểu về lý thuyết cũng nhƣ 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 thƣờng đƣợc sử dụng trong trong các doanh nghiệp công nghiệp. Mục tiêu: - Nhận biết đƣợc các phần tử điều khiển trong một hệ thống trang bị điện - Mô tả đƣợc cấu tạo và giải thích đƣợc nguyên lý làm việc của các khí cụ điện điều khiển có trong sơ đồ - Sửa chữa đƣợc hƣ hỏng thông thƣờng của các khí cụ điện điều khiển - R n luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và an toàn trong công việc. Nội dung chính: 1.1 Các phần tử bảo vệ: 1. Cấu tạo và hoạt động: 1 2 3 1.
Cấu tạo cầu chì b. Một dạng cầu chì Hình 14: Cầu chì 8 b. công dụng: Bản chất của cầu chì là điểm dẫn yếu nhất, khi cố ngắn mạch điểm này đứt đầu tiên. Cầu chì dùng để bảo vệ quá tải và ngắn mạch.
Cấu tạo và hoạt động: A 4 3 5 2 1 5 b. Dạng thực tế CB 1 pha a. Cấu tạo B Hình 14: Cầu tạo và dạng thực tế aptomat CB 1 pha 1. Nam châm dòng điện 2.
Thanh truyền động 4. Cực nối nguồn B. Cực nối tải 7 2 4 10 1 9 11 5 6 8 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO APTOMAT 3 PHA 1. Bộ phận tiếp xúc 4.
Rơ le dòng điện 8, 9. Lò xo 9 Aptomat là một thiết bị bảo vệ đa năng tuỳ theo cấu tạo aptomat có thể bảo vệ sự cố ngắn mạch, sự cố quá tải, sự cố quá áp, sự cố dòng điện dò. Trong thực tế ngƣời ta dùng phổ biến là aptomat bảo vệ sự cố ngắn mạch, trong công nghiệp để bảo vệ sự ngắn mạch và sự cố quá tải cho các động cơ điện ngƣời ta còn tích hợp thêm role nhiệt vào aptomat. Trong dân dụng, để tránh sự cố điện giật nguy hiểm cho tính mạng con ngƣời, ngƣời ta trang bị thêm cho hệ thống điện trong nhà aptomat bảo vệ sự cố dòng điện dò (aptomat chống giật).
công dụng: Aptomat dùng để đóng cắt và bảo vệ mạch điện. Với giá thành ngày càng rẻ, hiện nay nó thay thế hầu hết vị trí của cầu dao và cầu chì. Cấu tạo và hoạt động: 4 2 3 1 A B b. Dạng thực tế a.
Cấu tạo rơ le nhiệt 3 pha 1. Thanh lƣỡng kim 2. Phần tử đốt nóng 3. Hệ thống tiếp điểm 4.
Cực nối nguồn B. Cực nối tải Hình 15: Cầu tạo và dạng thực tế role nhiệt 3 pha b. công dụng: Role nhiệt dùng để bảo vệ sự cố quá tải. Trong thực tế ngƣời ta thƣờng gắn role nhiệt sau contacto gọi là khởi động từ.2 Các phần tử điều khiển: 1.
Định nghĩa: Cầu dao là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt dòng điện bằng tay đơn giản nhất đƣợc sử dụng trong các mạch điện có điện áp đến 220VDC hoặc 380VAC. Cấu tạo và ký hiệu: L N Cầu dao 2 ngả 3 pha Cầu dao 1 ngả 2 pha - Lƣỡi dao chính (1). 1 - Lƣỡi dao phụ (3) 2 -Tiếp xúc tĩnh ngàm)(2) - Đế cách điện. - Cực đấu dây (6) 6 Cầu dao 3 Cầu dao có lƣỡi pha dao phụ Hình 2 .1: Các bộ phận của cầu dao Trong cầu dao thì các bộ phận tiếp xúc là rất quan trọng.
Theo cách hiểu thông thƣờng, chỗ tiếp xúc điện là nơi gặp gở chung hai hay nhiều vật dẫn để dòng điện đi từ vật dẫn này sang vật dẫn khác. Mặt tiếp xúc giửa các vật gọi là bề mặt tiếp xúc. 11 Tiếp xúc ở cầu dao là dạng tiếp xúc đóng mở, tiếp điểm là tiếp điểm kẹp (cắm). Lƣỡi dao đƣợc gắn cố định một đầu, đầu kia đƣợc gắn vào tay nắm của cầu dao.
Vật liệu chế tạo cho các vật dẫn, điểm tiếp xúc thƣờng làm bằng bạc, đồng, platin, vonfram, niken và hữu hạn mới dùng vàng. Bạc có tính dẫn điện và truyền nhiệt tốt, platin (bạch kim) không có lớp ôxyt, điện trở tiếp xúc bé, vofram có nhiệt độ nóng chảy cao và chống bài mòn tốt đồng thời có độ cứng lớn. Trong đó đồng và đồng thau cùng với những kim loại hoặc hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao là đƣợc sử dụng rộng rãi nhất. Bu lông, vít đƣợc làm bằng thép, dùng để ghép các vật tiếp xúc cố định với nhau.
Mỗi một cực của cầu dao có bù long hoặc lỗ để đấu nối dây vào. Tay nắm đƣợc làm bằng vật liệu cách điện tốt có thể là bằng sứ, phíp hoặc mi ca. Nắp che chắn đƣợc làm bằng nhựa hay phíp. Đế đƣợc làm bằng sứ, nhựa hoặc phíp.
Có một số cầu dao do công dụng của từng thiết bị mà ngƣời ta gắn thêm dây chảy (cầu chì) để bảo vệ ngắn mạch. Nguyên lý hoạt động: Cầu dao đƣợc đóng mở nhờ ngoại lực bên ngoài (bằng tay) tác động. Khi đóng cầu dao, lƣỡi dao tiếp xúc với ngàm dao, mạch điện đƣợc nối. Lƣỡi dao rời khỏi ngàm dao thì mạch điện bị ngắt.
Cầu dao cần đƣợc đảm bảo ngắt điện tin cậy cho các thiết bị dùng điện ra khỏi nguồn điện áp. Do đó khoảng cách giữa tiếp xúc điện đến và đi, tức chiều dài lƣỡi dao cần phải lớn hơn 50mm. Ta sử dụng lƣỡi dao phụ và lò xo để làm tăng tốc độ ngắt mạch. Nhƣ vậy sẽ dập đƣợc hồ quang một cách nhanh chóng, không làm cho ngàm dao và lƣỡi dao bị cháy sém.
Để tiếp xúc giữa lƣỡi dao và ngàm dao đƣợc tốt cần phải giải quyết hai vấn đề: - Bề mặt tiếp xúc phải nhẵn sạch và chính xác. - Lực ép tiếp điểm phải đủ mạnh. Nếu lƣỡi dao và ngàm dao tiếp xúc tốt thì đảm bảo dẫn điện tốt, nhiệt sinh ra chỗ tiếp xúc ít. Nếu mặt tiếp xúc xấu, điện trở tiếp xúc lớn, dòng điện đi qua sẽ đốt nóng mối tiếp xúc, nhiệt độ tại mối tiếp xúc tăng do đó dễ bị hỏng.