ị NGUYỄN TRỌNG THANG TRẦlSỊ f HỂ SAN Khoa Điện Công Nghiệp - Điện Tử TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ứ PHẠM KỸ H U Ậ T T P .H ồ C H Í M IN H Điện c ố n g n g h iệ p và Điều KhiểfL Động Cơ NGUYỄN TRỌNG THANG - TRAN t h ê s a n Khoa Điện Công Nghiệp - Điện Tử TRƯỜNG ĐẠI HỘC s ư PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM DIỆN CỔNG NGHIỆP và Điều Khiển Động Cơ TRƯềNG ĐẠI H « c «UY NHtfN ! THƯ VIỆN________ í VVP - Ấqìtt NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC YÀ KỸ THUẬT Ca \ố \ f k i e u Động cơ điện là thiết bị cơ bản, thông dụng, và không thể thiếu trong mọi máy móc, trang thiết bị ngày nay, từ đồ chơi trẻ em, thiết bị gia dụng hàng ngày, cho đến tàu ngầm hoặc tàu vũ trụ. Động cơ điện, thực chất là thiết bị chuyển đổi điện năng thành năng lượng cơ học để có thể sử dụng một cách thuận tiện, tiết kiệm, và hiệu quả. Hiểu biết về điện công nghiệp, động cơ, và diều khiển động cơ điện là rất cần thiết cho những người chuyên làm việc trong lĩnh vực lắp đặt, vận hành, bảo trì, sửa chữa hệ thống diện, điều khiển và máy điện, kỹ sư, kỹ thuật viên, nhà thầu diên. Cuốn sách này giả thiết bạn đọc đã có kiến thức cơ bản về điện năng, lý thuyết và vận hành động cơ điện, nhưng để bảo đảm tính hệ thông, phần đầu sẽ cung cấp khái quát các cơ sở về điện.
Nội dung chính bao gồm các kiến thức về động cơ điện và bộ điều khiển, lỹ thuyết, thực hành, vận hành, lắp đặt, và bảo trì các hệ thống điện. Bạn đọc của cuốn sách chủ yếu là những người đang tham gia các khóa đào tạo hoặc bổ túc nghề ngắn hạn, các trường đào tạo nghề cả trung cấp và cao đẳng, công nhân, sinh viên đại học kỹ thuật, và cả các thầy cô giáo, các kỹ sư và nhà quản lý, và mọi người quan tậm đến lĩnh vực năng lượng điện. Do đó các chủ đề chính bao quát từ dụng cụ và đồng hồ đo điện, an toàn nơi làm việc, ký hiệu và sơ đồ mạch điện. Các linh kiện chính, từ công tắc, cầu chì, cuộn solenoid, relay, cho đên các bộ cảm biến, các loại động cơ, khởi động động cơ điện, giám sát và điều khiển tốc độ, điều khiển và bảo vệ động cơ, máy biến áp, máy phát điện, hệ thống điện dự phòng (động cơ diesel - máy phát điện), hệ thống truyền tải và phán phối điện, bộ điều khiển lập trình PLC, xử lý sự cố và chế độ bảo trì - bảo dưỡng.
Đầu mỗi chương đều có tóm tăt nội dung chính, và cuối chương là các câu hỏi và bài tập để giúp bạn đọc ôn tập hoặc kiểm tra lại kiến thức. Nội dung cuốn sách chỉ tóm tắt lý thuyết cơ bản, chủ yếu là tập trung vào các vấn đề thực tiễn, thực hành, với nhiều minh họa thiết thực trong lĩnh vực này, các hiện tượng và triệu chứng sự cố của các lọại động cơ điện 1-pha, 3-pha, động cơ cảm ứng ac, động cơ điện dc, nguyên nhân và biện pháp xử lý. Điện công nghiệp, động cơ và điều khiển động cơ là lĩnh vực rất rộng và phát triển rất nhanh, nội dung cuốn sách có thê là nguồn thông tin giá trị cho những người muôn cập nhật liên tục các phát triển mới nhất trong điêu khiển động cơ, đặc biệt là điều khiển tốc độ với các bộ biến tần và bộ vi xử lỷ. Hy vọng, bạn đọc sẽ tìm dược ở đây nhiều điều bổ ích và lý thú.
CÁC VẦN ĐÊ C ơ BẢN MỘI DUNGCHÍNH mình. Nghĩa là, mọi nguyên tử hydro đều như ♦ Định nghĩa đơn giản về dòng điện. nhau, nhưng khác với các nguyên tử của mọi ♦ Liệt kê các phương pháp tạo ra điện năng. nguyên tô' khác.
Tuy nHiên, mọi nguyên tử đều ♦ Nhận biết bốn yếu tó xác định điện trở. có các đặc điẹm chung. Chúng đều có phần bên ♦ Nhận biết các kiểu mạch điện. trong, được gọi là nhân, gồm các hạt râ't nhỏ là ♦ Định luật Ohm.
proton và neutron. Nguyên tử còn có phần phía ♦ Các phương pháp đo điện thông dụng. ngoài, gồm các hạt khác, cũng rất nhỏ, được gọi ♦ Nhận biết các loại công tắc được dùng trong là electron (điện tử) chuyển động trên các quỹ điều khiển điện. đạo xung quanh nhân, các Hình 1-2 và 1-3.
♦ Hiểu mã màu các linh kiện điện trở. Hạt neutron không có điện tích, còn proton có điện tích dương. Hạt electron (điện tử) có điện BỊNH NGHĨA VỀ BIỆN tích âm, Do các diện tích này, proton và electron Tuy không nhìn thấy điện trực tiếp, nhưng bạn là các hạt năng lượng, nghĩa là các điện tích luôn luôn nhận thấy sự hiện diện của điện trong này tạo thành lực điện trường bên trong nguyên cuộc sống hàng ngày. Bạn không thể "nếm" hoặc tử.
Nói một cách đơn giản, các điện tích này "ngửi" điện năng, nhưng có thể cảm nhận; chẳng luôn luôn kéo và đẩy lẫn nhau, do đó xuất hiện hạn, bạn có thể ngửi mùi khí ozone hình thành năng lượng dưới dạng chuyển động. khi sét đánh qua khí quyển. Các nguyên tử của từng nguyên tố hóa học Về cơ bản, có thể chia điện thành hai loại: đều có sô' lượng proton và electron xác định. tĩnh điện và điện động (kèm theo chuyển động).
Nguyên tử hydro có một elctron và một proton. Điện động là dạng phổ biến và được dùng nhiều Nguyên tử nhôm có 13 electron và 13 proton. trong công nghiệp cũng như cuộc sống hàng Các điện tích trái dấu: electron điện tích âm và ngày, được định nghĩa một cách đơn giản là proton điện tích dương, hút lẫn nhau và có xu dòng chuyển động của các điện tử (electron) qua vật dẫn điện. Để hiểu định nghĩa này, bạn cần Electron biết đôi điều về nguyên tô"hóa học vá nguyên tử.
NGUYÊN Tô VÀ NGUYÊN TỬ Nguyên tố là vật liêu cơ bản nhất trong vũ trụ. Hiện nay đã phát hiện được chín mươi bôn nguyên tô' trong tự nhiên. Các nhắ khoa học đã tổng hợp hơn một chục nguyên tô' khác trong phòng thí nghiệm. Mọi vật chất đã biết (rắn, lỏng, khí) đều gồm các nguyên tố.
Rất hiếm nguyên tố tồn tại ở trạng thái tinh Đ. Nguyên tử nhôm (AI) khiêt. Hầu như mọi nguyên tồ đều ở dạng liên Hình 1-2 Cấu trúc nguyên tử. (A) Nguyên tử hydro; kết với nhau, được gọi là hợp chất.
Chẳng hạn, (B) nguyên tử nhôm. Nguyên tử chứa các hạt proton, chất phổ biến là nước cũng là hợp chất của hai neutron, và electron. nguyên tố, Hình 1- 1. Nguyên tử là hạt nhỏ nhất của nguyên tô' Electron còn duy trì mọi tính chât của nguyên tô đó.
Mỗi © G ) o o nguyên tô đều có dạng nguyên tử đặc thù của 0 o_ ) G 0 Proton § k Một nguyên tử oxy Hình 1-1. Hai hoặc nhiều nguyên tử liên kết tạo 3# thành phản tử. Chẳng hạn, hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy tạo thành phân tử nước H2Q. Cấu trúc phán tử.
hướng duy trì các electron trên qúỹ ‘đậo' Khi sự khi yêu cầu trọng lượng nhỏ, nhôm được dùng sắp xếp này không thay đổi, nguyên tử- trung nhiều hơn đồng. Tuy nhiên, các electron của một số nguyên Vật cách điện tử có thể bị kéo hoặc dẩy một cách dễ dàng ra Vật cách điện là vật liệu hạn chế sự chuyển khỏi quỹ đạo của chúng. Khả năng chuyển động động của các electron. Loại vật liệu này có rất ít này của các electron là cơ sở của điện động.
electron tự do. Tùy theo chuyển động của các electron tự do, vật liệu được chia thành vật dẫn Bỉện tử tự do điện và vật cách điện. Không có vật liệu nào là Trong một số vật liệu, nhiệt có thể giải phóng chất cách điện hoàn hảo, nghĩa là hoàn toàn các electron ra khỏi quỹ dạo của chúng. Trong không có các electron tự do.
Tuy nhiên, vật liệu các kim loại, chẳng hạn đồng, các electron có có tính dẫn điện kém đôi với các mục đích thực thể dễ dàng rời khỏi quỹ đạo ngay cả ở khoảng tiễn được xếp vào nhóm vật liệu cách điện. nhiệt độ phòng. Khi các electron rời khỏi quỹ Gỗ, thủy tinh, mica, và polystyrene là những đạo của mình, chúng có thể chuyển động từ vật liệu cách điện điển hình, Hình 1-4, chúng có nguyên tử này đến nguyên tử khác một cách trở lực khá lớn đối với chuyển động của electron ngẫu nhiên, không theo phương xác định. Cột trên biểu đồ cột, Hình 1-4, càng cao, electron chuyển động theo cách này được gọi là khả năng cách diện của vật liệu càng lớn.
electron (điện tử) tự do. Tuy nhiên, có thể cung cấp năng lượng để định hướng chuyển dộng của Vật liệu hán dẫn các elctron này theo phương xác định. Thuật ngừ "bán dẫn" liên quan với các linh kiện transistor và diode được dùng trong thiết bị điện Dòng diện tử. Vật liệu được dùng để chế tạo transistor và Nếu chuyển động của các electron tự do được diode có tinh dẫn điện trung gian giữa vật dẫn định hướng theo phương xác định, dòng electron điện tốt và vật cách điện tót; do đó, có tên là vật chuyển động có hướng này dược gọi là dòng điện.
Germani và silic là hai trong sô' vật liệu bán dẫn thông dụng. Bằng cách hòa tan Năng liiựng một lượng nhỏ các nguyên tô' khác vào Ge hoặc Electron rất nhỏ, đường kính khoảng 22. Si tinh khiết, 99.999999%, chúng sẽ trở thành Bạn có thể ngạc nhiên tại sao hạt nhỏ như vậy các chất dẫn điện giới hạn. Công nghệ chế tạo lại có thể là nguồn năng lượng.
Điều này chủ yếu do các electron chuyển động với tốc độ rết — Chấl — nhanh, gần bằng vận tốc ánh sáng, và với sô cảch điộn lượng rất lớn, nhiều tỷ electron có thể đồng thời chuyển động qua dây dẫn. Tôc độ và nồng độ tạo ra năng lượng lớn. VẬT LIỆU «HỆN Vặt liệu rila fliộn Vật dẫn điện là vật liệu cho phép các electron di 10*— 100.000— chuyển qua chúng. Hầu như mọi kim loại và các 10,000— vật liệu khác đều dẫn điện ở mức độ nào đó; 1.000 — 100— nhưng, một sô dân điện tôt hơn sô khác.
Do đó, 10— thuật ngữ vật dẫn điện thường được sử dụng để 1— .1 — chỉ vật liệu, qua đó, các electron có thể chuyển .01 — động một cách tự do.001— Điều gì làm cho vật liệu này dẫn điện tôt .00001 — hơn vật liệu khác? Vật liệu có nhiều điện tử tự .000001— do có xu hướng trở thành vật dân điện tốt. Tuy 0— nhiên, đốì với các mục đích thực tiễn, khi lựa chọn vật liệu dẫn diện còn phải xét thêm các yếu tố khác.