GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Lắp đặt hệ thống thiết bị điều khiển công nghiệp Mã mô đun: MĐ 19 Vị trí tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun lắp đặt hệ thống thiết bị điều khiển công nghiệp là môđun đóng vai trò quan trọng trong các môđun đào tạo nghề. Môđun này đòi hỏi học sinh phải có khả năng tư duy, kiên trì nắm vững được kiến thức đã học. - Tính chất: Chương trình mô đun Lắp đặt hệ thống thiết bị điều khiển công nghiệp mang tính tích hợp. Mục tiêu của mô đun: - Về kiến thức: + Nêu được công dụng, cấu tạo và nguyên lý làm việc của các khí cụ điện đóng cắt điều khiển.
+ Phân tích được nguyên lý làm việc và phương pháp lắp đặt các mạch điện. + Trình bày được phương pháp kiểm tra, vận hành mach điện. - Về kỹ năng: + Đọc được bản vẽ. + Lựa chọn được các khí cụ và thiết bị theo bản vẽ.
+ Lựa chọn các thiết bị, dụng cụ phục vụ cho lắp đặt. + Lắp đặt được mạch điện đạt yêu cầu kĩ thuật, mỹ thuật và thời gian. + Đo kiểm đánh giá mạch điện khi vận hành. + Bố trí các thiết bị hợp lý và khoa học.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Có khả năng làm việc độc lập và phối hợp làm việc theo nhóm; + Có tinh thần trách nhiêm và cầu thị trong công việc; + Rèn luyện tính cẩn thận và chính xác; + Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. Nội dung của mô đun: BÀI 1: LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 1 PHA Mục tiêu: - Nêu được công dụng, ký hiệu, cấu tạo và nguyên lý làm việc của các khí cụ điện đóng cắt điều khiển. - Phân tích được nguyên lý làm việc và phương pháp lắp đặt mạch điện. - Trình bày được phương pháp kiểm tra, vận hành mach điện; - Lắp được mạch điện đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật và thời gian.
- Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác và khoa học. Nội dung chính: 1. Khí cụ điện dùng trong mạch điện. Khái niệm, công dụng và phân loại: * Khái niệm: - Nút ấn còn gọi là nút điều khiển, là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển tín hiệu liên động bảo vệ v.ở mạch điện DC điện áp tới 440V và mạch điện xoay chiều điện áp đến 500V tần số (50 - 60)Hz.
- Nút ấn được dùng để khởi động, dừng và đảo chiều quay của động cơ điện bằng cách đóng và ngắt các mạch cuộn dây hút của các công tắc tơ, khởi động từ ở mạch động lực của động cơ. - Nút ấn thường được đặt trên những bảng điều khiển, ở tủ điện trên hộp nút ấn. - Nút nhấn thường được nghiên cứu chế tạo để làm việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hơi hoá chất và bụi bẩn. - Nút ấn có thể bền tới 1.000 lần đóng cắt không tải, 200.000 lần đóng cắt có tải.
* Công dụng: Nút nhấn được dùng trong mạch điều khiển, để ra lệnh điều khiển mạch hoạt động. Nút nhấn thường được lắp ở mặt trước của các tủ điều khiển. * Phân loại: - Theo hình dạng bên ngoài người ta chia nút nhấn ra làm 4 loại: + Loại hở. + Loại bảo vệ.
+ Loại bảo vệ chống nước, chống bụi. + Loại bảo vệ chống nổ. - Theo yêu cầu điều khiển người ta chia nút nhấn theo loại:1, 2 và 3 nút. - Theo kết cấu bên trong nút nhấn có loại có đèn báo và loại không có đèn 1.
Cấu tạo nút ấn b. Dạng thực tế của nút 1. Tiếp điểm thường mở (NO); 2. Hệ thống tiếp điểm; 5.
Lò xo phục hồi. Tiếp điểm thường đóng (NC); 1. Kí hiệu: Nút ấn thường mở Nút ấn thường Nút ấn liên động đóng 1. Công dụng: - Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa, tự động hoặc bằng tay thông qua nút ấn cho mạch có điện áp đến 500V và dòng điện đến 600A.
- Công tắc tơ có hai vị trí trạng thái: Đóng – Cắt. - Công tắc tơ kết hợp với rơle nhiệt để khống chế mạch điện xoay chiều. Phân loại: Dựa vào kết cấu, nguyên lý truyền động, số cực hay điện áp ta có các cách phân loại khác nhau. - Phân loại theo nguyên lý truyền động: + Công tắc tơ kiểu điện từ + Công tắc tơ hơi ép + Công tắc tơ thủy lực.
- Phân theo số cực: + Công tắc tơ 1 cực + Công tắc tơ 2 cực + Công tắc tơ 3 cực - Phân loại theo kết cấu + Công tắc tơ kiểu kín + Công tắc tơ kiêu hở - Phân loại theo điện áp: + Công tắc tơ DC + Công tắc tơ AC. Cấu tạo nguyên lý làm việc * Cấu tạo chung: - Cơ cấu điện từ: + Lõi bằng vật liệu sắt từ gồm lõi thép tĩnh và lõi thép động (nắp). Lõi thép tĩnh được gắn cố định với thân (vỏ) của công tắc tơ. Lõi thép động được gắn với các tiếp điểm.
Trên lõi thép tĩnh được gắn với hai vòng ngắn mạch thường được làm bằng đồng có tác dụng chống rung khi công tắc tơ làm việc ở điện áp xoay chiều. + Cuộn hút (cuộn dây điện từ): quấn trên lõi thép tĩnh có điện trở nhỏ so với điện kháng và nó làm việc được ở điện áp xoay chiều và điện áp một chiều. - Hệ thống tiếp điểm: Công tắc tơ có tiếp điểm chính, thường mở (tiếp điểm động lực) và các cặp tiếp điểm phụ (tiếp điểm mạch điều khiển). Mỗi cặp tiếp điểm phụ gồm: tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm thường mở.
Hệ thống tiếp điểm gồm hai phần: Đầu tiếp xúc tĩnh và tiếp xúc động được gắn với lõi thép động qua cơ cấu truyền động. - Hệ thống dập hồ quang đặt tại đầu tiếp xúc của các tiếp điểm chính. - Cơ cấu truyền động của công tắc tơ là tay đòn nối giữa tiếp điểm động và lõi thép động, lò xo hồi vị. * Nguyên lý làm việc - Khi cuộn hút của Công tắc tơ chưa được cấp điện lò xo (5) đẩy lõi thép động (4) tách ra khỏi lõi thép tĩnh (7), các cặp tiếp điểm chính (1) và tiếp điểm phụ (3) ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm phụ (2) ở trạng thái đóng.
Tiếp điểm 1, 3 gọi là tiếp điểm thường mở. - Khi có điện áp đặt vào hai đầu cuộn hút, trong cuộn hút có dòng điện sinh ra từ thông móc vòng qua hai lõi thép nối kín mạch từ, xét một thời điểm nào đó từ thông đi qua bề mặt tiếp xúc cùng chiều nên tạo ra hai thành bề mặt này 2 cực trái dấu N-S tạo thành lực từ hút nắp về lõi làm tay đòn chuyển động, tiếp điểm thường đóng (2) mở ra và tiếp điểm thường mở (1) và (3) đóng lại. - Khi cắt nguồn cấp cho cuộn hút khi đó không còn lực từ hút nắp về lõi. Nhờ lò xo hồi vị (5) đẩy nắp trở về trạng thái ban đầu.
Tiếp điểm thường mở (1) và (3) mở ra còn tiếp điểm thường đóng (2) đóng lại. Kết luận: Thông qua việc đóng cắt mạch điện cho cuộn hút của Công tắc tơ mà ta có thể đóng cắt được hàng loạt các tiếp điểm và có khả năng chịu được dòng điện lớn tức là ta có thể dùng Công tắc tơ để đóng cắt phụ tải 3 pha thay cho Cầu dao và Áptômát mà việc đóng cắt rất nhẹ nhàng và đơn giản. Đây chính là đặc điểm nổi bật của Công tắc tơ. Các thông số kỹ thuật của công tắc tơ.
- Điện áp định mức Uđm: Là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng/cắt, có các cấp: 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều. Cuộn hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85% đến 105% Uđm. - Dòng điện định mức Iđm: Là dòng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn - lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian công tắc tơ ở trạng thái đóng không lâu quá 8 giờ. Công tắc tơ hạ áp có các cấp dòng thông dụng: 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300, 600A).
Nếu đặt công tắc tơ trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dòng điện định mức nhỏ hơn nữa. - Khả năng cắt và khả năng đóng: Là dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính khi cắt và khi đóng mạch. Ví du:̣ công tắc tơ xoay chiều dùng để điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc cần có khả năng đóng yêu cầu dòng điện bằng ( 3 ¸7)Iđm. Khả năng cắt với công tắc tơ xoay chiều phải đạt bội số khoảng 10 lần dòng điện định mức khi tải cảm.
- Tuổi thọ công tắc tơ: Tính bằng số lần đóng mở (sau số lần đóng mở ấy công tắc tơ sẽ không dùng được tiếp tục nữa, hư hỏng có thể do mất độ bền cơ khí hoặc bền điện). - Độ bền cơ khí: xác định bởi số lần đóng cắt không tải, tuổi thọ cơ khí từ 10 đến 20 triệu lần. Cũng như hầu hết các thiết bị điện hạ áp, các chi tiết động của khởi động từ làm việc không có dầu mỡ bôi trơn, tức là làm việc khô. Do đó phải chọn vật liệu ít bị mòn do ma sát và không bị gỉ.
Ngày nay người ta thường dùng kim loại - nhựa có độ bền chịu mòn cao, có thể bền gấp 200 lần độ mòn giữa kim loại - kim loại. - Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền chịu mài mòn về cơ của khởi động từ thường là: + Kiểu kết cấu (cách bố trí các bộ phận cơ bản). + Phụ tải riêng (tỉ tải) ở chỗ có ma sát và va đập. + Hệ thống giảm chấn động của nam châm.
Chọn đúng khởi động từ, sử dụng và vận hành đúng chế độ, cũng làm tăng tuổi thọ về cơ. Đối với các khởi động từ kiểu thông dụng, cần phải đảm bảo: + Làm sạch bụi và ẩm nước. + Lựa chọn phù hợp với công suất và chế độ làm việc của động cơ. + Lắp đặt đúng, ngay ngắn, không để khởi động từ bị rung, kêu đáng kể.
Độ bền chịu mài mòn về cơ khí của khởi động từ có thể đạt tới 10.106 lần thao tác đóng/cắt. - Độ bền điện: xác định bởi số lần đóng cắt có tải định mức, công tắc tơ hiện nay đạt khoảng 3 triệu lần.