Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.02 MB, 93 trang )
Giáo trình Trang Bị Điện
Chương I
NGUYÊN TẮC CƠ BẢN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Do yêu cầu công nghệ của máy, cơ cấu sản xuất, các hệ thống truyền động điện tự động
đều được thiết kế, tính toán để làm việc ở các trạng thái xác định. Trạng thái của hệ thống
truyền động điện được xác định bằng các thông số của hệ như các thông số cơ học (mômen cơ,
quán tính cơ…) và các thông số về điện (dòng điện, điện áp, tần số…). Mỗi thông số xác định
một trạng thái xác lập của hệ thống. Sự thay đổi của một thông số bất kỳ kể trên đều dẫn đến
việc thay đổi trạng thái của hệ thống và việc chuyển từ giá trị này đến giá trị khác được thực
hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển, ví dụ: việc chuyển đổi từ đấu Y sang đấu của bộ dây
quấn động cơ không đồng bộ ba pha trong quá trình mở máy được thực hiện tự động nhờ rơle
thơi gian, làm thông số điện áp đặt lên động cơ từ
Uñm
3
chuyển thành Uđm của động cơ.
Quá trình điểu khiển hệ thống truyền động điện có thể chia thành những quá trình sau:
Tự động điều khiển quá trình mở máy (khởi động), tức là đưa tốc độ động cơ từ tốc
độ bằng 0 lên tới một gía trị tốc độ nào đó.
Tự động điều khiển quá trình làm việc của hệ thống truyền động theo yêu cầu cho
trước, ví dụ như duy trì một thông số nào đó theo một quy luật cho trước.
Tự động điều khiển quá trình hãm và dừng máy.
1.2. CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KIỂU HỞ
Giả sử điều khiển mở máy một động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc bằng
phương pháp đổi nối Y sang ∆, nhằm giảm điện áp lúc mở máy, có đặc tính cơ như trên hình
1.1.
Hình 1.1.
Đặc tính mở máy động cơ KĐB ba pha theo phương pháp đổi nối Y – ∆.
Giáo trình Trang Bị Điện
a) Đặc tính cơ lúc mở máy
b) Giản đồ dòng điện
c) Giản đồ tốc độ
Ban đầu đặc tính mở máy động cơ theo đường nét đậm (1) trên hình 1.1a. Đến thời
điểm t1 (điểm A) là thời điểm chuyển đổi nối Y thành ∆, động cơ chuyển đặc tính mở máy từ A
sang B. Từ đường đặc tính cơ lúc mở máy, suy ra giản đồ thời gian của dòng điện (hình 1.1b)
và của tốc độ (hình 1.1c).
Từ các đường đặc tính mở máy và các đồ thị của dòng điện, tốc độ theo thời gian lúc
mở máy, ta thấy: để đảm bảo diễn biến của quá trình chuyển đổi đặc tính tại điểm A có thể
dùng các giá trị hoặc dòng điện (I1) hoặc tốc độ (ω 1) hoặc thời gian t1 … làm mốc chuyển đổi.
Từ đó, có thể có các nguyên tắc điều khiển sau:
Nguyên tắc điều khiển theo thời gian: đổi nối Y sang ∆ sau thời gian t1
Nguyên tắc điều khiển theo tốc độ: đổi nối Y sang ∆ khi động cơ đạt đến tốc độ ω 1 =
ωB
Nguyên tắc điều khiển theo dòng điện: đổi nối Y sang ∆ khi dòng điện mở máy của
động cơ giảm còn I1
Ngoài ra, còn có các nguyên tắc điều khiển khác như nguyên tắc điều khiển theo vị trí
(hành trình) (không áp dụng cho trường hợp trên). Đó là điều khiển hệ truyền động điện một
cách tự động tuỳ theo vị trí của 1 chuyển động nào đó của hệ …
1.2.1. Nguyên tắc điều khiển theo thời gian
Điều khiển theo thời gian dựa trên cơ sở các thông số làm việc của mạch động lực biến đổi
theo thời gian như tốc độ quay, mômen, dòng điện … .
Các tín hiệu điều khiển phát ra theo một quy luật thời gian cần thiết từ phần tử điều khiển sẽ
làm thay đổi trạng thái của hệ thống.
Các phần tử điều khiển phát tín hiệu theo thời gian chỉnh định có thể là rơle thời gian, tạo
nên một khoảng thời gian trễ (duy trì) kể từ lúc có tín hiệu đưa vào (mốc 0) đầu vào đến khi
phát được tín hiệu ra đưa vào phần tử chấp hành.
Dưới dây giới thiệu sơ đồ khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn có một
cấp điện trở phụ (hình 1.2) theo nguyên tắc thời gian:
Giáo trình Trang Bị Điện
G
G
b)
f
a)
Ñt (2)
C(LV)
c
B
A
Ñt (1)
Mc Mmm
M
c)
t1
t
d)
Hình 1.2. (a,b) Sơ đồ nguyên lý mạch điện khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn có một cấp
điện trở phụ. (c) Đặc tính cơ (d) Giản đồ tốc độ
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ hình 1.2a như sau
Trạng thái ban đầu của sơ đồ sau khi cấp nguồn động lực và nguồn điều khiển là không
thiết bị nào hoạt động.
Khởi động: ấn nút M, công tắc tơ K được cấp điện. Các tiếp điểm phụ (duy trì) và tiếp
điểm chính (động lực) của K đóng lại. Động cơ được cấp điện khởi động dưới tác dụng của
momen điện từ ban đầu Mmin và làm việc theo đặc tính cơ (1) (hình 1.2c) tính cho trường hợp
rotor có điện trở phụ Rf tham gia (đặc tính cơ nhân tạo). Cùng lúc đó trên mạch điều khiển cơ
cấu định thời gian là rơle thời gian Rth bắt đầu tính thời gian để đóng tiếp điểm Rth. Sau một
thời gian chỉnh định tcđ, tiếp điểm Rth đóng lại, cấp điện cho công tắc tơ G. Công tắc tơ G
đóng các tiếp điểm thường hở trên mạch rotor, cắt điện trở phụ Rf ra khỏi rotor, chuyển động
cơ sang làm việc ở đặc tính cơ tự nhiên. Điểm chuyển A (hình 1.2c) có tốc độ w1 và momen
M1 sẽ chuyển sang điểm B trên đặc tính cơ tự nhiên.Từ điểm B động cơ tăng tốc và ổn định tại
điểm làm việc C. Quá trình tăng tốc độ được minh họa trên hình 1.2d (đường w (t))
Giáo trình Trang Bị Điện
1.2.2. Nguyên tắc điều khiển theo tốc độ
Trong ví dụ minh họa hình 1.2, tốc độ quay trên trục động cơ hay của cơ cấu chấp hành
là một thông số đặc trưng quan trọng xác định trạng thái của hệ thống truyền động điện. Dựa
vào thông số này để điều khiển sự làm việc của hệ thống, mạch điều khiển phải có phần tử thụ
cảm được chính xác tốc độ của động cơ, phần tử này có thể là rơle tốc độ. Rơle tốc độ sẽ phát
tín hiệu cho phần tử chấp hành để chuyển trạng thái làm việc của hệ thống khi tốc độ đạt đến
các giá trị ngưỡng đã chỉnh định sẵn.
Ngoài rơle tốc độ có cấu tạo theo nguyên tắc ly tâm và nguyên tắc cảm ứng. Trong thực
tế còn sử dụng những thiết bị cảm thụ các đại lượng tỉ lệ với tốc độ. Các đại lượng này có thể là
sức điện động của động cơ điện một chiều tỉ lệ thuận với tốc độ. Sức điện động trên vành trượt
của động cơ điện xoay chiều rotor dây quấn tỉ lệ thuận với hệ số trượt hay tỉ lệ nghịch với tốc
độ của động cơ. Sức điện động của máy phát tốc độ tỉ lệ với tốc độ động cơ khi máy phát tốc
độ gắn trên trục động cơ có kích thích cố định. Có thể dùng các thiết bị như rơle, công tắc tơ
để cảm thụ sức điện động nêu trên, bằng cách chọn các trị số điện áp hút, nhả thích hợp ở các
tốc độ cần điều khiển.
Hình 1.3 trình bày cấu tạo đơn giản của rơle
tốc độ kiểu cảm ứng. Rotor (1) là nam châm vĩnh
cửu được gắn đồng trục với trục quay động cơ hay
cơ cấu chấp hành. Stator (2) cấu tạo như một lồng
sóc và có thể quay được trên bộ đỡ. Trên cần (3)
gắn vào stator bố trí má động (11) của hai tiếp điểm
có các má tĩnh là (7) và (15).
Khi rotor không quay các tiếp điểm (7,11) và
(15,11) mở, do các lò xo giữ cần (3) ở chính giữa.
Khi rotor quay sẽ tạo từ trường quay quét qua
stator, trong lồng sóc xuất hiện dòng điện cảm ứng
chạy qua. Tác dụng tương hỗ giữa dòng điện này và
từ trường quay hình thành nên một momen quay
làm cho stator quay đi một góc nào đó. Lúc đó các
lò xo cân bằng (4) bị nén hay kéo tạo ra một momen
chống lại và cân bằng với momen quay điện từ. Trị
số ngưỡng của tốc độ được điều chỉnh bằng bộ phận
(5) để thay đổi độ kéo nén của lò xo cân bằng (4).
11
7
15
5
4
3
2
1
Khi tốc độ quay của rotor nhỏ hơn trị số ngưỡng đã đặt, momen điện từ không thắng
được momen phản của các lò xo cân bằng nên tiếp điểm không đóng được. Nếu tốc độ quay
của rotor đạt giá trị lớn hơn hoặc bằng ngưỡng đã đặt thì momen điện từ mới thắng được
momen phản của các lò xo làm cho stator quay và đóng tiếp điểm tương ứng theo chiều quay
của rotor.
Giáo trình Trang Bị Điện
Udc
+
ω
CD
CD
CC
ω0
ωc
C
(2)
CC
CKT
K
K
(1)
K1
K1
D
K huù t
R
Ñ
B
A
ω1
M
Mc
Mmm
K
K
K1 huù t
Sơ đồ mạch điện động cơ điện một chiều kích từ song song mở máy qua một cấp điện
trở(hình 1.4a). Tốc độ được kiểm soát qua sức điện động của động cơ. Khi đóng cầu dao CD,
cuộn kích từ của động cơ được cấp điện.
Ấn nút mở máy M, cuộn dây công tắc tơ K có điện làm đóng các tiếp điểm phụ (duy trì)
và tiếp điểm chính (động lực) cấp điện cho cuộn K và cho phần ứng động cơ. Động cơ mở máy
với điện trở phụ R và đường đặc tính cơ mở máy theo đường 1 (hình 1.4b). Tốc độ động cơ tăng
từ 0 đến ω1 (hình 1.4c), tại thời điểm t1 (ứng với điểm A) điện áp đặt lên cuộn dây công tắc tơ
K1 là:
U1 = E + I2 Rư = K.f.ω1 + I2 Rư
(1.1)
Trong đó U1 : điện áp đặt lên cuộn dây côngtắctơ K
E : sức điện động phần ứng động cơ
Rư: điện trở dây quấn phần ứng
K: hệ số phụ thuộc kết cấu động cơ
K=
p.N
2πa
Với:
+ p: số đôi cực từ chính
+ N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn ứng
Công tắc tơ K1 được chỉnh định để tác động ở điện áp U1. Tiếp điểm K1 mắc song song
với điện trở R sẽ đóng lại làm điện trở R bị nối tắt. Động cơ chuyển sang làm việc tại điểm B
Giáo trình Trang Bị Điện
trên đặc tính tự nhiên 2 với momen lớn hơn và tiếp tục tăng tốc từ w1 tới wc tại điểm làm việc
C. Q trình mở máy kết thúc.
1.2.3. Ngun tắc điều khiển theo dòng điện
Dòng điện của động cơ cũng là một thơng số quan trọng, phản ánh trạng thái mang tải
bình thường của hệ thống, trạng thái non tải, trạng thái q tải, trạng thái đang khởi động hay
trạng thái đang hãm của động cơ.
Phần tử thụ cảm dòng điện có thể rơle dòng điện hoặc các khóa điện tử hoạt động theo
tín hiệu vào là trị số dòng điện. Dòng điện của động cơ dùng làm tín hiệu vào trực tiếp hoặc
gián tiếp cho các phần tử thụ cảm dòng điện nói trên. Khi trị số tín hiệu vào đạt đến giá trị
ngưỡng xác định phần tử thụ cảm sẽ phát tín hiệu để điều khiển hệ thống chuyển đến các trạng
thái làm việc theo u cầu.
Hình 1.5a là sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp mở máy
qua một cấp điện trở phụ.
Sau khi đóng cầu dao CD, ấn nút M, cuộn dây cơng tắc tơ K có địên làm đóng các tiếp
điểm chính (động lực) K để động cơ mở máy với điện trở phụ R. Dòng điện mở máy ban đầu là
Imm còn dòng điện chỉnh định của rơle dòng RD là Icđ < Imm, do đó khi bắt đầu đóng các tiếp
điểm K thì cuộn dây RD tác động ngay, mở tiếp điểm thường đóng RD, ngăn cấp điện cho
cuộn dây cơng tắc tơ K1. Rơle khóa RK được tính chọn để thời gian tác động của nó lớn hơn
thời gian tác động của RD. Do đó, tiếp điểm thường đóng RD mở ra trước khi tiếp điểm thường
mở RK đóng.
Trong q trình tăng tốc theo
đường đặc tính cơ (1) (hình 1.5b) từ
điểm A đến điểm B, dòng điện động cơ
giảm từ Imm xuống I1 (hình 1.5c) làm
lực hút của cuộn dây RD yếu, nếu dòng
điện chỉnh định Icđ = I1 tiếp điểm
thường đóng RD sẽ đóng lại.
Khi tiếp điểm RD đóng, cuộn
dây cơng tắc tơ K 1 có điện, đóng các
tiếp điểm K1 và loại điện trở mở máy R
ra khỏi mạch động cơ. Động cơ chuyển
sang làm việc tại điểm C trên đường
đặc tính cơ tự nhiên (2) và tiếp tục tăng
tốc đến điểm làm việc. Q trình mở
máy kết thúc.
1.2.4. Ngun tắc điều khiển theo
hành trình (vị trí):
CD
Udc
+
CD
CC
CC
K
Đ
CKT
R
RD
K1
RK
RK
D
RD
K1
K
K1
M
K
K
LV
1
i
Imm
LV
C
(2)
I1
C
B
B
Ilv
(1)
0
A
Mc M1
Mmm
(Ic) (I1)
(Imm)
M
0
t1
. Sơ đồ điều khiển mở máy động cơ 1 chiều kích
từ nối tiếp 1 cấp điện trở theo nguyên tắc dòng điện.
a) Sơ đồ nguyên lý
b) Đặc tính cơ
c) Giản đồ dòng điện theo thời gian.
t
Giáo trình Trang Bị Điện
Khi quá trình thay đổi trạng thái làm việc của hệ truyền động có liên quan chặt chẽ với
vị trí của các bộ phận động của máy, có thể dùng các thiết bị đặc biệt gọi là công tắc hành trình,
đặt tại những vị trí thích hợp trên đường đi của các bộ phận động đó, để khi bộ phận di chuyển
đến những vị trí này sẽ tác động lên các công tắc hành trình, công tắc hành trình sẽ phát những
tín hiệu điều khiển hệ thống đến các trạng thái làm việc mới.
Ví dụ: Thang máy lên (xuống) đến tầng cần dừng, sẽ tác động vào một công tắc chuyển
đổi để giảm tốc và dừng lại.
1.2.5. Kết luận:
Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của từng phương pháp được cho trong bảng sau
Các nguyên tắc điều khiển tự động hệ truyền động điện và phạm vi sử dụng.
Nguyên tắc
điều khiển
Khí cụ điều
khiển
Ưu điểm
Nhược điểm
thời – Đơn giản. Tin Dòng mở máy và
cậy
momen nhảy vọt
khi tăng Mc và
– Điện từ
– Ổn định thời momen quán tính
gian mở máy và J
– Khí
hãm ngay cả khi
Mc, J, Unguồn
– Bán dẫn
thay đổi
-Rơle
gian
Thời gian
– Rơle điện – Đơn giản. Rẻ.
áp
Tốc độ
Dùng rộng rãi
nhất khi mở
máy và hãm
động năng.
– Khó điều chỉnh – Hãm động cơ
công tắc tơ ở các một chiều và
điện áp hút khác xoay chiều.
nhau
– Rơle kiểm
– Khối lượng nhỏ,
tra tốc độ
kích thước gọn.
– Thời gian mở
máy và hãm phụ
thuộc Mc, J,
Ulưới.
Rơle dòng
điện
Dòng điện
Phạm vi sử
dụng ưu tiên
Duy trì dòng điện
và momen khi mở
máy và hãm ở
mức độ đã định
-Không giữ ổn
định thời gian mở
máy và hãm khi
có biến động Mc,
J, Ulưới.
-Mở máy động
cơ một chiều
kích từ nối tiếp
và động cơ
KĐB rotor dây
quấn
Giáo trình Trang Bị Điện
Công
Vị trí (hành hành
(Công
trình)
cuối)
tắc Đơn giản
trình
tắc
Độ chính xác
không cao
Chương II
MỘT SỐ SƠ ĐỒ CƠ BẢN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG ĐIỆN
2.1. CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB ROTOR LỒNG SÓC
2.1.1 Khởi động trực tiếp không đảo chiều :
– Khởi động động cơ:
Đóng CB, nhấn nút M, cuộn dây Contactor K sẽ có điện (mạch 1-3-5- cuộn K-4-2) đóng
3 tiếp điểm chính bên mạch động lực cấp nguồn 3 pha vào động cơ. Tiếp điểm K (3-5) đóng để
duy trì dòng điện cho cuộn dây Contactor K khi ta buông tay khỏi nút nhấn M
– Dừng động cơ:
Nhấn nút dừng D, cuộn dây Contactor K mất điện làm mở 3 tiếp điểm chính của
Contactor K cắt điện để động cơ dừng lại.
Bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch bằng CB, bảo vệ quá tải cho động cơ bằng rơle nhiệt
RN.
Hình 2 -1: Mạch điện khởi động trực tiếp
không đảo chiều.
Giáo trình Trang Bị Điện
2.1.2. Khởi động trực tiếp có đảo chiều :
Trong các máy công nghiệp, nhiều động cơ có nhu cầu phải quay được 2 chiều. Muốn
không chế động cơ điện này ta phải dùng 2 Contactor: T để động cơ quay thuận, N để động cơ
quay ngược. Nút nhấn MT để động cơ quay thuận, MN sử dụng khi động cơ quay ngược. Đây là
2 nút nhấn kép.
a. Chạy máy chiều thuận:
Sau khi đóng CB, nhấn nút MT, cuộn dây Contactor T sẽ có điện (mạch 1-3-5-7-9 –
cuộn T-4-2) Các tiếp điểm chính của T bên mạch động lực đóng lại để cấp điện 3 pha vào cho
động cơ quay thuận; đồng thời các tiếp điểm phụ T(3-5) đóng lại để tự duy trì (buông tay khỏi
MT động cơ vẫn tiếp tục quay); tiếp điểm T(13 -15) mở ra để cấm không cho N làm việc khi T
đã làm việc.
Hình 2 -2: Mạch điện khởi động trực
tiếp có đảo chiều.
b. Chạy máy theo chiều ngược
Nhấn nút MN, cuộn dây Contactor N sẽ có điện (mạch 1-3-11-13-15-cuộn N-4-2). Các
tiếp điểm chính của N bên mạch động lực đóng lại (2 pha A-C đã đảo cho nhau) để cấp điện 3
pha vào cho động cơ quay ngược; đồng thời các tiếp điểm phụ N (11-13) đóng lại để tự duy trì;
tiếp điểm N (7-9) mở ra để cấm T làm việc khi N đã làm việc.
c. Dừng máy:
Nhấn nút D, cuộn dây Contactor T (hoặc N) mất điện các tiếp điểm chính của contactor
mở ra cắt điện để động cơ dừng lại
Giáo trình Trang Bị Điện
d. Liên động và bảo vệ:
Khoá liên động (khoá chéo) N (7-9) và T (13-15) không cho T và N làm việc đồng thời
tránh ngắn mạch nguồn điện
Bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch bằng CB. Bảo vệ quá tải cho động cơ bằng rơ le nhiệt
RN
2.1.3. Khởi động động cơ bằng R-L hoặc TN (Biến áp tự ngẫu)
Đối với những động cơ có công suất lớn, để hạn chế dòng điện mở máy, ta có thể đấu
Stato qua điện trở phụ (hình 2 -3a) qua điện kháng (hình 2 -3b) hoặc qua biến áp tự ngẫu (hình
2 -3c) theo các sơ đồ mở máy đối xứng. Cũng có thể sử dụng 1 điện trở phụ đấu vào 1 pha của
Stato (gọi là mở máy không đối xứng)
Sau khi mở máy xong, ta mới nối tắt điện trở phụ, điện kháng hay biến áp tự ngẫu. Mạch
điện điều khiển có thể dùng chung một sơ đồ (hình 2 -3d). Cụ thể trong sơ đồ contactor K1
dùng để mở máy và contactor K2 để làm việc, rơle thời gian Rth để thực hiện mở máy tự động.
Hình 2 -3b
Giáo trình Trang Bị Điện
Giáo trình Trang Bị Điện
C1
CC
1
RN
3
M
D
5
7
K1
K1
2
N
Rth
Rth
9
K2
Hình 2 -3d
Để khởi động động cơ ta đóng CB rồi nhấn nút M. Contactor K1 có điện (mạch 1-3-5–7
-cuộn K1-2) sẽ đóng các tiếp điểm chính ở mạch động lực để động cơ khởi động qua biến áp tự
ngẫu TN (hoặc L, R) tiếp điểm K1 (5-7) đóng lại để duy trì điện. Rơle thời gian Rth cũng có
điện sau một thời gian duy trì nhất định tiếp điểm thường mở đóng chậm. Rth (7-9) đóng lại,
cấp điện cho cuộn dây K2 (mạch 1-3-5-7-9-cuộn K2-2) tiếp điểm thường đóng của Contactor ở
mạch động lực K2 mở ra để cắt điện biến áp tự ngẫu TN và tiếp điểm thường hở K2 đóng lại,
đưa điện 3pha trực tiếp vào động cơ; quá trình mở máy kết thúc.
2.1.4. Khởi động động cơ bằng cách đổi nối Y/
Để giảm nhỏ dòng điện mở máy, khi khởi động ta nối dây quấn Stato thành hình Y; sau
một thời gian tác động, cuộn dây Stato được chuyển sang đấu .
Thiết bị điện chính của mạch gồm:
– Contactor K để đóng mạch điện
– Contactor KY để nối Stato thành hình Y
– Contactor K
để nối Stato thành hình
– Rơle thời gian Rth để điều chỉnh tuỳ thuộc vào thời gian khởi động Y.
a. Khởi động
Đóng CB, sau đó nhấn nút M, cuộn dây K và KY có điện (mạch 1-3-5-K-4-2 và 1-3-5-79-KY-4-2) để đóng các tiếp điểm chính K và KY bên mạch động lực lại: động cơ được khởi
động ở chế độ Y và lúc này rơle thời gian Rth cũng có điện (mạch 1-3 -5-Rth-4-2) để tính thời
gian. Tiếp điểm K (3-5) đóng để duy trì điện cho 3 cuộn dây K, KY, Rth.
b. Làm việc
Sau một thời gian duy trì cần thiết để tốc độ động cơ đạt xấp xỉ định mức thì tiếp điểm
thường đóng mở chậm Rth (5-7) mở ra để cắt điện Contactor KY, 3 tiếp điểm chính KY ở
mạch động lực mở ra. Đồng thời tiếp điểm thường mở đóng chậm Rth (5-11) đóng lại để cấp
Giáo trình Trang Bị Điện
điện cho Contactor K (mạch 1-3-5-11-13-K -4-2), tiếp điểm chính của K ở mạch động
lực đóng lại để đấu bộ dây Stato thành hình. Động cơ đã khởi động xong và làm việc bình
thường ở chế độ .
A
B
C
CB
A1
B1
C1
CC
R
M
RN
D
K
Y
K
A2
B2
C2
A3
B3
C3
A
B
C
X
Y
Z
R
RN
R
Y
Hình 2 – 4: Mạch điện khởi động Đ.C.K.B.
Y
3 pha bằng phương pháp
đổi nối Y/
c. Liên động và bảo vệ
và K
– Hai khoá chéo KY (11-13) và K (7-9) có tác dụng bảo đảm an toàn, tránh sự cố KY
có điện đồng thời, gây ngắn mạch 3 pha.
– Bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch bằng CB, bảo vệ quá tải cho động cơ bằng rơle nhiệt
RN.
2.1.5. Hãm động năng dùng rơle thời gian
Thiết bị điện chính trong mạch gồm:
– Nguồn điện 1 chiều dùng để hãm lấy ngay ở lưới điện xoay chiều qua bộ biến áp BA
và chỉnh lưu cầu CL
– Contactor K đấu động cơ vào lưới khi làm việc .
– Contactor H đấu động cơ vào nguồn 1 chiều khi hãm.
– Rơle thời gian Rth điều chỉnh tuỳ thuộc vào thời gian hãm.
Giáo trình Trang Bị Điện
Để khởi động động cơ ta đóng CB, nhấn nút M, Contactor K có điện (mạch 1-3-5-cuộn
K-4-2) để đóng các tiếp điểm chính K bên mạch động lực, động cơ được đóng vào lưới điện để
làm việc.
Khi dừng ta nhấn nút D, Contactor K sẽ mất điện, tiếp điểm K (9 – 11) đóng lại,
Contactor H có điện. Lúc này động cơ bị cắt khỏi nguồn xoay chiều 3 pha và đóng vào nguồn 1
chiều, thực hiện hãm động năng. Rơle thời gian Rth cũng có điện và bắt đầu tính thời gian hãm.
Sau một thời gian duy trì, tiếp điểm Rth (11 – 13) mở ra, Contactor H mất điện, quá trình hãm
động năng kết thúc.
Hình 2 – 5: Hãm động năng dùng rơ le thời gian
2.1.6. Hãm ngược
a. Hãm ngược động cơ quay 1 chiều :
Thiết bị dùng để hãm là rơle kiểm tra tốc độ RKT quay cùng trục với động cơ. Khi động
cơ đứng yên hoặc chạy chậm (khoảng 10 – 15% tốc độ định mức) tiếp điểm RKT mở ra, ở tốc
độ làm việc bình thường thì tiếp điểm này đóng lại. Hình 2-6a là sơ đồ điều khiển động cơ quay
1 chiều có hãm ngược.
Giáo trình Trang Bị Điện
Để khởi động động cơ ta nhấn nút M, Contactor K1 làm việc, đóng động cơ vào lưới,
tiếp điểm K1 (9-11) mở ra không cho K2 có điện đồng thời. Khi tốc độ đủ lớn thì rơle tốc độ
RKT đóng tiếp điểm RKT (1-9) lại (chuẩn bị để hãm) tuy vậy K2 không làm việc vì tiếp điểm
K1 (9-11) còn đang mở và động cơ làm việc bình thường.
Khi hãm dừng động cơ, ta nhấn nút dừng D, K1 mất điện cắt động cơ ra khỏi lưới điện 3
pha, đồng thời tiếp diểm K1 (9-11) đóng lại để cấp điện cho Contactor K2 (mạch 1-9-11-cuộn
K2 -4-2), động cơ lại được đóng vào lưới (đã đảo pha) nhờ các tiếp điểm K2 ở mạch động lực.
Lúc này động cơ thực hiện hãm ngược, tốc độ giảm nhanh, khi tốc độ động cơ giảm thấp đủ để
rơle tốc độ RKT mở tiếp điểm RKT (1-9) ra cắt điện Contactor K2, động cơ được cắt ra khỏi
lưới thì quá trình hãm ngược kết thúc.
Rơle kiểm tra tốc độ là thiết bị khá tin cậy và đơn giản được sử dụng tốt trên thực tế
ngay cả khi ở chế độ làm việc lặp lại trong thời gian ngắn.
Hình 2.-6a: Hãm ngược Đ.C.K.B. 3 pha
rotor lồng sóc quay 1 chiều
dùng rơle tốc độ.
b. Hãm ngược động cơ quay 2 chiều ( hình 2-6 b)
Trong trường hợp này vẫn sử dụng rơle tốc độ RKT nhưng lấy cả 2 cặp tiếp điểm của nó
là RKT1 (11-7) và RKT2 (11-15).
– Khi động cơ đứng yên hoặc chạy chậm cả hai tiếp điểm RKT1 và RKT2 đều mở.
– Khi động cơ quay thuận tiếp điểm RKT1 (11-7) mở, RKT2 (11-15) đóng.
Giáo trình Trang Bị Điện
– Khi động cơ quay ngược tiếp điểm RKT1 (11-7) đóng, RKT2 (11-15) mở.
Chạy máy thuận : nhấn nút MT, Contactor T có điện (mạch 1-3-5-7-9-cuộn T-4-2)
đóng điện 3 pha cho động cơ quay thuận, tiếp điểm T (15-17) mở ra không cho Contactor N có
điện đồng thời. Khi tốc độ động cơ đã tăng cao thì tiếp RKT 2 (11-15) đóng lại (chuẩn bị để
hãm) động cơ làm việc bình thường.
Hãm máy : nhấn nút D, rơle trung gian RTr có điện (mạch 1-21- cuộn RTr-4-2). Tiếp
điểm thường đóng RTr (1-3) mở ra Contactor T mất điện cắt động cơ ra khỏi lưới điện, tiếp
điểm RTr (1-11) đóng lại cấp điện cho Contactor N (mạch 1-11-15-17-cuộn N-4-2), động cơ lại
được đóng vào lưới (đã đảo pha) để thực hiện hãm ngược.
Khi tốc độ động cơ đã giảm thấp dưới 10% tốc độ định mức, rơle kiểm tra tốc độ sẽ mở
tiếp điểm RKT2 (11-15) ra, Contactor N mất điện, động cơ được cắt khỏi lưới, quá trình hãm
ngược kết thúc.
Chạy máy ngược: Cách làm việc cũng tương tự như trên, nhưng ta nhấn nút MN và
tiếp điểm RKT1 (11-7) của rơle tốc độ đóng để thực hiện hãm ngược.
Hình 2 – 6b: Hãm ngược Đ.C.K.B. 3 pha rotor lồng sóc quay 2
chiều dùng rơle tốc độ.
2.1.7.Hãm bằng cơ cấu cơ khí điều khiển bằng nam châm điện:
Khi tần số đóng cắt cao, đặc biệt là đối với việc đảo chiều truyền động của máy cắt gọt
kim loại, đôi khi người ta sử dụng các thiết bị điện một chiều để điều khiển động cơ không
đồng bộ. Một trong các sơ đồ như thế được giới thiệu trên hình 2-7. Sơ đồ này bảo đảm điều
Giáo trình Trang Bị Điện
khiển đảo chiều quay động cơ roto lồng sóc có hãm bằng phanh hãm cơ khí. Thiết bị điều khiển
là bộ khống chế chỉ huy. Các nguyên tắc hành trình được ứng dụng khi điều khiển. Mạch stator
được chuyển đổi bằng 5 contactor một chiều.
Sơ đồ làm việc như sau: ban đầu tay gạt của bộ khống chế chỉ huy để ở vị trí O, tiếp
điểm KK1 kín, rơle thời gian Rth và rơle điện áp RU có điện, các tiếp điểm RU (1-3), RU (3-5)
và Rth (5-9), Rth (4-2) đóng lại. Nếu đưa tay gạt của bộ khống chế chỉ huy về phía quay thuận
(vị trí I) thì tiếp điểm KK1 mở ra, KK2 và KK3 đóng lại các contactor K,1T, 2T có điện, động
cơ được đóng vào lưới. Tiếp điểm 1T (5-13) mở ra cắt điện cuộn dây rơle thời gian Rth, tiếp
điểm 1T (1-27) đóng lại; contactor H có điện và do đó nam châm NH làm việc phân ly bánh đai
hãm cho động cơ quay thuận. Sau thời gian duy trì, các tiếp điểm Rth (5-9) và Rth (4-2) mở ra.
Như vậy trong thời gian động cơ khởi động với dòng điện lớn nhưng các rơle dòng 1RM, 2RM
không được phép ngắt mạch, khi động cơ khởi động xong, các rơle dòng này lại bảo vệ quá tải
cho động cơ.
Muốn đảo chiều quay động cơ, ta quay tay gạt của bộ khống chế chỉ huy từ vị trí thuận
(vị trí I) sang vị trí ngược (vị trí II), lúc này tiếp điểm KK3 mở ra và KK4 đóng lại. Các
contactor 1T, 2T và sau đó contactor H mất điện, Rth có điện trở lại, tiếp điểm Rth (4-2) và Rth
(5-9) đóng, contactor 1N, 2N có điện sẽ đổi chéo 2 pha của động cơ và đóng vào lưới, đồng
thời contactor H có điện, nam châm điện NH làm việc phân ly bánh đai hãm và động cơ làm
việc theo chiều ngược lại.
Trong quá trình đảo chiều, sẽ xảy ra quá trình hãm động cơ ban đầu dưới tác dụng của
nam châm hãm, còn sau đó động cơ hãm dưới tác dụng của mô men hãm ngược nếu truyền
động có quán tính lớn.
Vì động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên trên sơ đồ sử dụng 2 rơle dòng điện
cực đại tác động nhanh 1RM, 2RM để bảo vệ quá tải cho động cơ. Rơle 3RM dùng để bảo vệ
ngắn mạch. Hạn chế hành trình thuận và ngược bằng 2 công tắc hành trình KHT và KHN.
Hinh2-7: Hãm ĐC KĐB 3 pha rotor lồng sóc bằng cơ cấu cơ khí
điều khiển bằng nam châm điện
Giáo trình Trang Bị Điện
Giáo trình Trang Bị Điện
2.1.8.Điều khiển động cơ nhiều tốc độ:
a. Điều khiển động cơ 2 tốc độ không đảo chiều (hình 2 – 8a)
M∆
Hình 2 – 8a: Sơ đồ điều khiển động cơ hai cấp
tốc độ không đảo chiều
Khi cần động cơ làm việc ở tốc độ thấp, ta nhấn nút M, contactor 1K làm việc đóng
các tiếp điểm 1K ở mạch động lực, nối cuộn dây Stator theo kiểu .
Nếu muốn động cơ làm việc ở tốc độ cao, ta nhấn nút MYY, contactor 2K và 3K có
điện, đóng các tiếp điểm chính 2K và 3K ở mạch động lực, nhờ đó cuộn dây Stator được nối
theo kiểu YY.
Muốn khởi động động cơ, ta nhấn nút M để contactor K có điện, đóng các tiếp điểm K ở
mạch động lực cấp điện vào cuộn dây Stator của động cơ, tiếp điểm K (3-5) đóng lại để duy trì.
Giáo trình Trang Bị Điện
b. Điều khiển động cơ 2 tốc độ có đảo chiều (hình 2-8b)
Muốn động cơ có tốc độ quay nhỏ, ta nhấn nút M, contactor 1K có điện, tiếp điểm của
nó đóng, cuộn dây Stator động cơ đuợc nối theo kiểu. Để tăng tốc độ quay ta nhấn MYY cuộn
dây stator được nối theo hình YY.
Việc chọn chiều quay động cơ trong sơ đồ này được thực hiện khi nhấn nút MT hay MN.
Khi nhấn nút MT chọn chiều quay thuận contactor T có điện đóng các thường mở ở mạch động
lực đóng điện cho cuộn dây Stato của động cơ. Tương tự khi nấn vào nút nhấn MN contactor N
có điện đóng điện cho động cơ quay theo chiều ngược lại.
A B C
CB
A1 B1 C1
CC
1
3 M
5
M
K
7
2
K
4
9
RN
K
K
K
A2 B2 C2
11
13
K
K
15
K
1K 1K 1K
2K 2K 2K
M∆
3K 3K
17
M
19
2K
21
3K
1K
23
1K
RN
3K
27
B
31
2K
A
A
cuoän
daây
stator
C
29
1K
2K
B
C
Hình 2-8b: Sơ đồ điều khiển động cơ hai cấp
độ 2-8c)
có đảo chiều
khiển động cơ 2 tốc độ có đảo chiều và hãm động năng tốc
(hình
c. Điều
Để khởi động động cơ, đầu tiên ta nhấn nút M (tốc độ thấp) hoặc nút MYY (tốc độ
cao). Giả sử nhấn nút M thì contactor 1K làm việc, cuộn dây Stato nối theo hình tam giác,
tiếp điểm 1K (1-41) đóng điện cho rơle trung gian RTr. Rơle trung gian RTr cho phép có thể
đóng điện cho contactor T hoặc N chỉ sau khi đóng điện cho contactor 1K hoặc 2K, 3K (chọn
Giáo trình Trang Bị Điện
tốc độ). Sau đó khi nhấn nút quay thuận MT hoặc quay ngược MN thì contactor T hoặc N có
điện và động cơ bắt đầu khởi động theo chiều thuận hoặc ngược
Khi nhấn nút dừng, động cơ được cắt ra khỏi lưới điện xoay chiều và đóng vào mạch
một chiều để thực hiện hãm động năng. Quá trình hãm kết thúc khi tiếp điểm
’
’
3
3
3
2
2
2
1
1
1
’
D
YY
7
M∆
Rth
RTH (33-35) của rơle thời gian mở ra cắt điện cuộn dây contactor H và cắt nguồn một
chiều ra khỏi 2 pha của động cơ
Giáo trình Trang Bị Điện
d. Điều khiển động cơ 4 tốc độ (hình 2-8d)
Hình 2-8d giới thiệu sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ 4 tốc độ của cơ cấu sản
xuất mà cơ cấu đó đòi hỏi các tốc độ quay khác nhau ở các vị trí khác nhau của bộ phận làm
việc. Có thể lấy máy tiện dùng để gia công mặt đầu các chi tiết kích thước lớn làm ví dụ. Để
đảm bảo năng suất máy là lớn nhất cần phải tăng tốc độ quay của các chi tiết theo mức độ giảm
nhỏ của đường kính gia công.
Ở sơ đồ này tăng tốc độ được thực hiện theo các mức nhờ các công tắc hành trình 1KH,
2KH, 3KH. Trước lúc cắt gọt các tiếp điểm 1KH, 2KH, 3KH ở vị trí mở, do đó các rơle trung
gian 2RTr, 3RTr, 4RTr chưa có điện
Mạch điều khiển lấy điện từ MBA giảm áp BA. Việc điều khiển động cơ được thực hiện
theo trình tự sau: nhấn nút khởi động M, rơle trung gian 1RTr có điện, tiếp điểm thường mở
của nó đóng điện cho cuộn dây contactor 1K. Các tiếp điểm chính của 1K đóng cuộn dây thứ
nhất vào lưới và nối nó theo hình tam giác, động cơ làm việc ở tốc độ quay nhỏ n1 .
Trong quá trình gia công, giá dao di chuyển tự động về phía tâm của bề mặt gia công
nhờ một động cơ riêng không thể hiện trên sơ đồ. Ứng với một bán kính gia công đã xác định
thì bộ phận gạt đặt trên giá dao tác động lên công tắc hành trình 1KH và cuộn dây 2RTr có
điện, rơle 2RTr làm việc, tiếp điểm thường đóng của nó mở ra, cắt điện contactor 1K, tiếp điểm
thường mở 2RTr đóng mạch cho contactor 2K. Do đó cuộn dây thứ nhất được cắt ra khỏi lưới
điện và cuộn dây thứ hai được đóng vào lưới theo hình tam giác, tốc độ động cơ được tăng lên
ở n2
Các tiếp điểm thường đóng của 1K và 2RTr làm chức năng khoá liên động điện, ngăn
ngừa khả năng đóng điện đồng thời 1K và 2K
Sự chuyển dịch tiếp theo của giá dao khi gia công chi tiết sẽ dẫn tơí đóng tiếp điểm
thường mở của công tắc hành trình 2KH. Rơle trung gian 3RTr có điện, tiếp điểm thường đóng
3 RTr mở ra, cắt điện cuộn dây 2K, tiếp điểm thường mở 3RTr đóng mạch cho cuộn dây
contactor 5K, do 5K có điện đóng tiếp điểm thường mở 5K ở mạch cuộn dây contactor 3K.
Như vậy lúc này 2K cắt điện cuộn dây thứ hai và 3K, 5K đóng mạch cuộn dây thứ nhất vào
lưới theo hình sao kép, tốc độ động cơ được tăng lên ở n3.
Khi tiếp tục gia công thì công tắc hành trình 3KH đóng lại làm rơle trung gian 4RTr có
điện. Tiếp điểm thường đóng 4RTr mở ra cắt điện 1K, 2K, 3K và 5K Tiếp điểm thường mở
4RTr đóng điện cho contactor 6K, tiếp điểm 6K ở mạch cuộn dây 4K đóng lại nên cuộn dây 4K
có điện. Trong trường hợp này cuộn dây thứ nhất bị cắt khỏi lưới cuộn dây thứ hai của Stato
được đóng vào lưới theo hình sao kép nhờ các tiếp điểm chính 4K và 6K. Động cơ làm việc ở
tốc độ lớn nhất n4
Cắt điện động cơ nhờ nhấn nút dừng D. Sau khi lùi giá dao về vị trí ban đầu thì các tiếp
điểm của công tắc hành trình 1KH, 2KH, 3KH trở về trạng thái thường mở và sơ đồ điều khiển
trở về trạng thái ban đầu.
Hinh2-8d: Sơ đồ điều khiển động cơ ba pha 4 cấp tốc độ
Giáo trình Trang Bị Điện
Giáo trình Trang Bị Điện
BÀI TẬP
1. Vẽ và trình bày nguyên lý các mạch khởi động trực tiếp ở 2, 3 nơi.
2. Hãy chỉ ra nhược điểm của mạch khởi động qua máy biến áp tự ngẫu (mục 2.1.3) và
thiết kế lại mạch trên.
3. Thiết kế mạch điều khiển các động cơ theo trình tự làm việc như sau:
a)
Khởi động: động cơ 1 khởi động trước, động cơ 2 khởi động sau
Dừng: động cơ 2 dừng trước, động cơ 1 dừng sau
b)
Khởi động: động cơ 1 khởi động trước, động cơ 2 khởi động sau
Dừng: động cơ 1 dừng trước, động cơ 2 dừng sau
4. Thiết kế mạch điều khiển các động cơ theo trình tự thời gian
a) Động cơ 1 khởi động trước, sau 5s động cơ 2 mới khởi động. Sau 20s cả 2
động cơ đều dừng
b) Động cơ 1 khởi động trước, sau 5s động cơ 2 khởi động. Sau 20s nữa động cơ
1 dừng, thêm chừng 10s nữa động cơ 2 dừng
5. Vẽ và trình bày nguyên lý hoạt động mạch tự động đảo chiều quay động cơ theo chu kỳ
như sau: động cơ quay thuận sau 10s tự động đảo chiều quay ngược, sau 5s nữa tự động
đảo chiều quay thuận
6. Vẽ và trình bày nguyên lý hoạt động mạch đảo chiều và khởi động Y/∆ dùng rơle thời
gian
7. Vẽ và trình bày nguyên lý hoạt động mạch đảo chiều và hãm động năng dùng rơle thời
gian
8. Vẽ và trình bày nguyên lý hoạt động mạch khởi động Y/∆ dùng rơle thời gian và dừng
hãm động năng dùng rơle thời gian động cơ không đồng bộ 3 pha có đảo chiều quay
2.2. CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB ROTOR DÂY QUẤN
2.2.1.Khởi động và hãm động cơ không đảo chiều quay:
a.Khởi động động cơ theo nguyên tắc thời gian
Hình (2-9) trình bày sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ rotor dây quấn theo
nguyên tắc thời gian
Khi nhấn nút M contactor K sẽ đóng các tiếp điểm chính K để động cơ khởi động với
các điện trở phụ R1, R2. Đồng thời tiếp điểm phụ K (1-7) đóng, rơle thời gian 1Rth bắt đầu tính
thời gian. Sau khoảng thời gian t1, tiếp điểm 1Rth (1-11) đóng và 1K có điện. Các tiếp điểm
chính 1K đóng sẽ cắt điện trở R1 ra khỏi mạch rotor đồng thời tiếp điểm phụ 1K (1-9) đóng
điện cho rơle thời gian 2Rth. Sau khoảng thời gian t2, tiếp điểm Rth (11-13) đóng, cấp điện cho
contactor 2K. Các tiếp điểm chính 2K sẽ đóng lại nốt điện trở R2 ra khỏi mạch rotor, quá trình
khởi động kết thúc, động cơ làm việc ở tốc độ định mức
Hình 1.1. Đặc tính mở máy động cơ KĐB ba pha theo chiêu thức đổi nối Y – ∆. Giáo trình Trang Bị Điệna ) Đặc tính cơ lúc mở máyb ) Giản đồ dòng điệnc ) Giản đồ tốc độBan đầu đặc tính mở máy động cơ theo đường nét đậm ( 1 ) trên hình 1.1 a. Đến thờiđiểm t1 ( điểm A ) là thời gian quy đổi nối Y thành ∆, động cơ chuyển đặc tính mở máy từ Asang B. Từ đường đặc tính cơ lúc mở máy, suy ra giản đồ thời hạn của dòng điện ( hình 1.1 b ) và của vận tốc ( hình 1.1 c ). Từ những đường đặc tính mở máy và những đồ thị của dòng điện, vận tốc theo thời hạn lúcmở máy, ta thấy : để bảo vệ diễn biến của quy trình quy đổi đặc tính tại điểm A có thểdùng những giá trị hoặc dòng điện ( I1 ) hoặc vận tốc ( ω 1 ) hoặc thời hạn t1 … làm mốc quy đổi. Từ đó, hoàn toàn có thể có những nguyên tắc điều khiển và tinh chỉnh sau : Nguyên tắc tinh chỉnh và điều khiển theo thời hạn : đổi nối Y sang ∆ sau thời hạn t1Nguyên tắc tinh chỉnh và điều khiển theo vận tốc : đổi nối Y sang ∆ khi động cơ đạt đến vận tốc ω 1 = ωBNguyên tắc điều khiển và tinh chỉnh theo dòng điện : đổi nối Y sang ∆ khi dòng điện mở máy củađộng cơ giảm còn I1Ngoài ra, còn có những nguyên tắc điều khiển và tinh chỉnh khác như nguyên tắc tinh chỉnh và điều khiển theo vị trí ( hành trình dài ) ( không vận dụng cho trường hợp trên ). Đó là tinh chỉnh và điều khiển hệ truyền động điện mộtcách tự động hóa tùy theo vị trí của 1 hoạt động nào đó của hệ … 1.2.1. Nguyên tắc tinh chỉnh và điều khiển theo thời gianĐiều khiển theo thời hạn dựa trên cơ sở những thông số kỹ thuật thao tác của mạch động lực biến đổitheo thời hạn như vận tốc quay, mômen, dòng điện …. Các tín hiệu điều khiển và tinh chỉnh phát ra theo một quy luật thời hạn thiết yếu từ thành phần điều khiển và tinh chỉnh sẽlàm biến hóa trạng thái của mạng lưới hệ thống. Các thành phần điều khiển và tinh chỉnh phát tín hiệu theo thời hạn chỉnh định hoàn toàn có thể là rơle thời hạn, tạonên một khoảng chừng thời hạn trễ ( duy trì ) kể từ lúc có tín hiệu đưa vào ( mốc 0 ) nguồn vào đến khiphát được tín hiệu ra đưa vào thành phần chấp hành. Dưới dây trình làng sơ đồ khởi động động cơ không đồng nhất 3 pha rotor dây quấn có mộtcấp điện trở phụ ( hình 1.2 ) theo nguyên tắc thời hạn : Giáo trình Trang Bị Điệnb ) a ) Ñt ( 2 ) C ( LV ) Ñt ( 1 ) Mc Mmmc ) t1d ) Hình 1.2. ( a, b ) Sơ đồ nguyên tắc mạch điện khởi động động cơ không đồng điệu 3 pha rotor dây quấn có một cấpđiện trở phụ. ( c ) Đặc tính cơ ( d ) Giản đồ tốc độNguyên lý hoạt động giải trí của sơ đồ hình 1.2 a như sauTrạng thái khởi đầu của sơ đồ sau khi cấp nguồn động lực và nguồn tinh chỉnh và điều khiển là khôngthiết bị nào hoạt động giải trí. Khởi động : ấn nút M, công tắc nguồn tơ K được cấp điện. Các tiếp điểm phụ ( duy trì ) và tiếpđiểm chính ( động lực ) của K đóng lại. Động cơ được cấp điện khởi động dưới tính năng củamomen điện từ khởi đầu Mmin và thao tác theo đặc tính cơ ( 1 ) ( hình 1.2 c ) tính cho trường hợprotor có điện trở phụ Rf tham gia ( đặc tính cơ nhân tạo ). Cùng lúc đó trên mạch điều khiển và tinh chỉnh cơcấu định thời hạn là rơle thời hạn Rth mở màn tính thời hạn để đóng tiếp điểm Rth. Sau mộtthời gian chỉnh định tcđ, tiếp điểm Rth đóng lại, cấp điện cho công tắc nguồn tơ G. Công tắc tơ Gđóng những tiếp điểm thường hở trên mạch rotor, cắt điện trở phụ Rf ra khỏi rotor, chuyển độngcơ sang thao tác ở đặc tính cơ tự nhiên. Điểm chuyển A ( hình 1.2 c ) có vận tốc w1 và momenM1 sẽ chuyển sang điểm B trên đặc tính cơ tự nhiên. Từ điểm B động cơ tăng cường và không thay đổi tạiđiểm thao tác C. Quá trình tăng vận tốc được minh họa trên hình 1.2 d ( đường w ( t ) ) Giáo trình Trang Bị Điện1. 2.2. Nguyên tắc tinh chỉnh và điều khiển theo tốc độTrong ví dụ minh họa hình 1.2, vận tốc quay trên trục động cơ hay của cơ cấu tổ chức chấp hànhlà một thông số kỹ thuật đặc trưng quan trọng xác lập trạng thái của mạng lưới hệ thống truyền động điện. Dựavào thông số kỹ thuật này để điều khiển và tinh chỉnh sự thao tác của mạng lưới hệ thống, mạch điều khiển và tinh chỉnh phải có thành phần thụcảm được đúng mực vận tốc của động cơ, thành phần này hoàn toàn có thể là rơle vận tốc. Rơle vận tốc sẽ pháttín hiệu cho thành phần chấp hành để chuyển trạng thái thao tác của mạng lưới hệ thống khi vận tốc đạt đếncác giá trị ngưỡng đã chỉnh định sẵn. Ngoài rơle vận tốc có cấu trúc theo nguyên tắc ly tâm và nguyên tắc cảm ứng. Trong thựctế còn sử dụng những thiết bị cảm thụ những đại lượng tỉ lệ với vận tốc. Các đại lượng này hoàn toàn có thể làsức điện động của động cơ điện một chiều tỉ lệ thuận với vận tốc. Sức điện động trên vành trượtcủa động cơ điện xoay chiều rotor dây quấn tỉ lệ thuận với thông số trượt hay tỉ lệ nghịch với tốcđộ của động cơ. Sức điện động của máy phát vận tốc tỉ lệ với vận tốc động cơ khi máy phát tốcđộ gắn trên trục động cơ có kích thích cố định và thắt chặt. Có thể dùng những thiết bị như rơle, công tắc nguồn tơđể cảm thụ sức điện động nêu trên, bằng cách chọn những trị số điện áp hút, nhả thích hợp ở cáctốc độ cần điều khiển và tinh chỉnh. Hình 1.3 trình diễn cấu trúc đơn thuần của rơletốc độ kiểu cảm ứng. Rotor ( 1 ) là nam châm hút vĩnhcửu được gắn đồng trục với trục quay động cơ haycơ cấu chấp hành. Stator ( 2 ) cấu trúc như một lồngsóc và hoàn toàn có thể quay được trên bộ đỡ. Trên cần ( 3 ) gắn vào stator sắp xếp má động ( 11 ) của hai tiếp điểmcó những má tĩnh là ( 7 ) và ( 15 ). Khi rotor không quay những tiếp điểm ( 7,11 ) và ( 15,11 ) mở, do những lò xo giữ cần ( 3 ) ở chính giữa. Khi rotor quay sẽ tạo từ trường quay quét quastator, trong lồng sóc Open dòng điện cảm ứngchạy qua. Tác dụng tương hỗ giữa dòng điện này vàtừ trường quay hình thành nên một momen quaylàm cho stator quay đi một góc nào đó. Lúc đó cáclò xo cân đối ( 4 ) bị nén hay kéo tạo ra một momenchống lại và cân đối với momen quay điện từ. Trịsố ngưỡng của vận tốc được kiểm soát và điều chỉnh bằng bộ phận ( 5 ) để biến hóa độ kéo nén của lò xo cân đối ( 4 ). 1115K hi vận tốc quay của rotor nhỏ hơn trị số ngưỡng đã đặt, momen điện từ không thắngđược momen phản của những lò xo cân đối nên tiếp điểm không đóng được. Nếu vận tốc quaycủa rotor đạt giá trị lớn hơn hoặc bằng ngưỡng đã đặt thì momen điện từ mới thắng đượcmomen phản của những lò xo làm cho stator quay và đóng tiếp điểm tương ứng theo chiều quaycủa rotor. Giáo trình Trang Bị ĐiệnUdcCDCDCCω0ωc ( 2 ) CCCKT ( 1 ) K1K1K huù tω1McMmmK1 huù tSơ đồ mạch điện động cơ điện một chiều kích từ song song mở máy qua một cấp điệntrở ( hình 1.4 a ). Tốc độ được trấn áp qua sức điện động của động cơ. Khi đóng cầu dao CD, cuộn kích từ của động cơ được cấp điện. Ấn nút mở máy M, cuộn dây công tắc nguồn tơ K có điện làm đóng những tiếp điểm phụ ( duy trì ) và tiếp điểm chính ( động lực ) cấp điện cho cuộn K và cho phần ứng động cơ. Động cơ mở máyvới điện trở phụ R và đường đặc tính cơ mở máy theo đường 1 ( hình 1.4 b ). Tốc độ động cơ tăngtừ 0 đến ω1 ( hình 1.4 c ), tại thời gian t1 ( ứng với điểm A ) điện áp đặt lên cuộn dây công tắc nguồn tơK1 là : U1 = E + I2 Rư = K.f. ω1 + I2 Rư ( 1.1 ) Trong đó U1 : điện áp đặt lên cuộn dây côngtắctơ K E : sức điện động phần ứng động cơ Rư : điện trở dây quấn phần ứng K : thông số nhờ vào cấu trúc động cơK = p. N2πaVới : + p : số đôi cực từ chính + N : số thanh dẫn công dụng của cuộn ứngCông tắc tơ K1 được chỉnh định để ảnh hưởng tác động ở điện áp U1. Tiếp điểm K1 mắc tuy nhiên songvới điện trở R sẽ đóng lại làm điện trở R bị nối tắt. Động cơ chuyển sang thao tác tại điểm BGiáo trình Trang Bị Điệntrên đặc tính tự nhiên 2 với momen lớn hơn và liên tục tăng cường từ w1 tới phòng vệ sinh tại điểm làm việcC. Q trình mở máy kết thúc. 1.2.3. Ngun tắc tinh chỉnh và điều khiển theo dòng điệnDòng điện của động cơ cũng là một thơng số quan trọng, phản ánh trạng thái mang tảibình thường của mạng lưới hệ thống, trạng thái non tải, trạng thái q tải, trạng thái đang khởi động haytrạng thái đang hãm của động cơ. Phần tử thụ cảm dòng điện hoàn toàn có thể rơle dòng điện hoặc những khóa điện tử hoạt động giải trí theotín hiệu vào là trị số dòng điện. Dòng điện của động cơ dùng làm tín hiệu vào trực tiếp hoặcgián tiếp cho những thành phần thụ cảm dòng điện nói trên. Khi trị số tín hiệu vào đạt đến giá trịngưỡng xác lập thành phần thụ cảm sẽ phát tín hiệu để điều khiển và tinh chỉnh mạng lưới hệ thống chuyển đến những trạngthái thao tác theo u cầu. Hình 1.5 a là sơ đồ mạch điện tinh chỉnh và điều khiển động cơ điện 1 chiều kích từ tiếp nối đuôi nhau mở máyqua một cấp điện trở phụ. Sau khi đóng cầu dao CD, ấn nút M, cuộn dây cơng tắc tơ K có điện làm đóng những tiếpđiểm chính ( động lực ) K để động cơ mở máy với điện trở phụ R. Dòng điện mở máy khởi đầu làImm còn dòng điện chỉnh định của rơle dòng RD là Icđ < Imm, do đó khi khởi đầu đóng những tiếpđiểm K thì cuộn dây RD ảnh hưởng tác động ngay, mở tiếp điểm thường đóng RD, ngăn cấp điện chocuộn dây cơng tắc tơ K1. Rơle khóa RK được tính chọn để thời hạn ảnh hưởng tác động của nó lớn hơnthời gian tác động ảnh hưởng của RD. Do đó, tiếp điểm thường đóng RD mở ra trước khi tiếp điểm thườngmở RK đóng. Trong q trình tăng cường theođường đặc tính cơ ( 1 ) ( hình 1.5 b ) từđiểm A đến điểm B, dòng điện động cơgiảm từ Imm xuống I1 ( hình 1.5 c ) làmlực hút của cuộn dây RD yếu, nếu dòngđiện chỉnh định Icđ = I1 tiếp điểmthường đóng RD sẽ đóng lại. Khi tiếp điểm RD đóng, cuộndây cơng tắc tơ K 1 có điện, đóng cáctiếp điểm K1 và loại điện trở mở máy Rra khỏi mạch động cơ. Động cơ chuyểnsang thao tác tại điểm C trên đườngđặc tính cơ tự nhiên ( 2 ) và liên tục tăngtốc đến điểm thao tác. Q trình mởmáy kết thúc. 1.2.4. Ngun tắc điều khiển và tinh chỉnh theohành trình ( vị trí ) : CDUdcCDCCCCCKTRDK1RKRKRDK1K1LVImmLV ( 2 ) I1Ilv ( 1 ) Mc M1Mmm ( Ic ) ( I1 ) ( Imm ) t1. Sơ đồ tinh chỉnh và điều khiển mở máy động cơ 1 chiều kíchtừ tiếp nối đuôi nhau 1 cấp điện trở theo nguyên tắc dòng điện. a ) Sơ đồ nguyên lýb ) Đặc tính cơc ) Giản đồ dòng điện theo thời hạn. Giáo trình Trang Bị ĐiệnKhi quy trình biến hóa trạng thái thao tác của hệ truyền động có tương quan ngặt nghèo vớivị trí của những bộ phận động của máy, hoàn toàn có thể dùng những thiết bị đặc biệt quan trọng gọi là công tắc nguồn hành trình dài, đặt tại những vị trí thích hợp trên đường đi của những bộ phận động đó, để khi bộ phận di chuyểnđến những vị trí này sẽ ảnh hưởng tác động lên những công tắc nguồn hành trình dài, công tắc nguồn hành trình dài sẽ phát nhữngtín hiệu tinh chỉnh và điều khiển mạng lưới hệ thống đến những trạng thái thao tác mới. Ví dụ : Thang máy lên ( xuống ) đến tầng cần dừng, sẽ ảnh hưởng tác động vào một công tắc nguồn chuyểnđổi để giảm tốc và dừng lại. 1.2.5. Kết luận : Ưu, điểm yếu kém và khoanh vùng phạm vi sử dụng của từng giải pháp được cho trong bảng sauCác nguyên tắc điều khiển và tinh chỉnh tự động hóa hệ truyền động điện và khoanh vùng phạm vi sử dụng. Nguyên tắcđiều khiểnKhí cụ điềukhiểnƯu điểmNhược điểmthời - Đơn giản. Tin Dòng mở máy vàcậymomen nhảy vọtkhi tăng Mc và - Điện từ - Ổn định thời momen quán tínhgian mở máy và J - Khíhãm ngay cả khiMc, J, Unguồn - Bán dẫnthay đổi-RơlegianThời gian - Rơle điện - Đơn giản. Rẻ. ápTốc độDùng rộng rãinhất khi mởmáy và hãmđộng năng. - Khó kiểm soát và điều chỉnh - Hãm động cơcông tắc tơ ở những một chiều vàđiện áp hút khác xoay chiều. nhau - Rơle kiểm - Khối lượng nhỏ, tra tốc độkích thước gọn. - Thời gian mởmáy và hãm phụthuộc Mc, J, Ulưới. Rơle dòngđiệnDòng điệnPhạm vi sửdụng ưu tiênDuy trì dòng điệnvà momen khi mởmáy và hãm ởmức độ đã định-Không giữ ổnđịnh thời hạn mởmáy và hãm khicó dịch chuyển Mc, J, Ulưới. - Mở máy độngcơ một chiềukích từ nối tiếpvà động cơKĐB rotor dâyquấnGiáo trình Trang Bị ĐiệnCôngVị trí ( hành hành ( Côngtrình ) cuối ) tắc Đơn giảntrìnhtắcĐộ chính xáckhông caoChương IIMỘT SỐ SƠ ĐỒ CƠ BẢN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG ĐIỆN2. 1. CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB ROTOR LỒNG SÓC2. 1.1 Khởi động trực tiếp không hòn đảo chiều : - Khởi động động cơ : Đóng CB, nhấn nút M, cuộn dây Contactor K sẽ có điện ( mạch 1-3-5 - cuộn K-4-2 ) đóng3 tiếp điểm chính bên mạch động lực cấp nguồn 3 pha vào động cơ. Tiếp điểm K ( 3-5 ) đóng đểduy trì dòng điện cho cuộn dây Contactor K khi ta buông tay khỏi nút nhấn M - Dừng động cơ : Nhấn nút dừng D, cuộn dây Contactor K mất điện làm mở 3 tiếp điểm chính củaContactor K cắt điện để động cơ dừng lại. Bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch bằng CB, bảo vệ quá tải cho động cơ bằng rơle nhiệtRN. Hình 2 - 1 : Mạch điện khởi động trực tiếpkhông hòn đảo chiều. Giáo trình Trang Bị Điện2. 1.2. Khởi động trực tiếp có hòn đảo chiều : Trong những máy công nghiệp, nhiều động cơ có nhu yếu phải quay được 2 chiều. Muốnkhông chế động cơ điện này ta phải dùng 2 Contactor : T để động cơ quay thuận, N để động cơquay ngược. Nút nhấn MT để động cơ quay thuận, MN sử dụng khi động cơ quay ngược. Đây là2 nút nhấn kép. a. Chạy máy chiều thuận : Sau khi đóng CB, nhấn nút MT, cuộn dây Contactor T sẽ có điện ( mạch 1-3-5 - 7-9 – cuộn T-4-2 ) Các tiếp điểm chính của T bên mạch động lực đóng lại để cấp điện 3 pha vào chođộng cơ quay thuận ; đồng thời những tiếp điểm phụ T ( 3-5 ) đóng lại để tự duy trì ( buông tay khỏiMT động cơ vẫn liên tục quay ) ; tiếp điểm T ( 13 - 15 ) mở ra để cấm không cho N thao tác khi Tđã thao tác. Hình 2 - 2 : Mạch điện khởi động trựctiếp có hòn đảo chiều. b. Chạy máy theo chiều ngượcNhấn nút MN, cuộn dây Contactor N sẽ có điện ( mạch 1-3-11 - 13-15 - cuộn N-4-2 ). Cáctiếp điểm chính của N bên mạch động lực đóng lại ( 2 pha A-C đã hòn đảo cho nhau ) để cấp điện 3 pha vào cho động cơ quay ngược ; đồng thời những tiếp điểm phụ N ( 11-13 ) đóng lại để tự duy trì ; tiếp điểm N ( 7-9 ) mở ra để cấm T thao tác khi N đã thao tác. c. Dừng máy : Nhấn nút D, cuộn dây Contactor T ( hoặc N ) mất điện những tiếp điểm chính của contactormở ra cắt điện để động cơ dừng lạiGiáo trình Trang Bị Điệnd. Liên động và bảo vệ : Khóa liên động ( khóa chéo ) N ( 7-9 ) và T ( 13-15 ) không cho T và N thao tác đồng thờitránh ngắn mạch nguồn điệnBảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch bằng CB. Bảo vệ quá tải cho động cơ bằng rơ le nhiệtRN2. 1.3. Khởi động động cơ bằng R-L hoặc TN ( Biến áp tự ngẫu ) Đối với những động cơ có hiệu suất lớn, để hạn chế dòng điện mở máy, ta hoàn toàn có thể đấuStato qua điện trở phụ ( hình 2 - 3 a ) qua điện kháng ( hình 2 - 3 b ) hoặc qua biến áp tự ngẫu ( hình2 - 3 c ) theo những sơ đồ mở máy đối xứng. Cũng hoàn toàn có thể sử dụng 1 điện trở phụ đấu vào 1 pha củaStato ( gọi là mở máy không đối xứng ) Sau khi mở máy xong, ta mới nối tắt điện trở phụ, điện kháng hay biến áp tự ngẫu. Mạchđiện điều khiển và tinh chỉnh hoàn toàn có thể dùng chung một sơ đồ ( hình 2 - 3 d ). Cụ thể trong sơ đồ contactor K1dùng để mở máy và contactor K2 để thao tác, rơle thời hạn Rth để triển khai mở máy tự động hóa. Hình 2 - 3 bGiáo trình Trang Bị ĐiệnGiáo trình Trang Bị ĐiệnC1CCRNK1K1RthRthK2Hình 2 - 3 dĐể khởi động động cơ ta đóng CB rồi nhấn nút M. Contactor K1 có điện ( mạch 1-3-5 – 7 - cuộn K1-2 ) sẽ đóng những tiếp điểm chính ở mạch động lực để động cơ khởi động qua biến áp tựngẫu TN ( hoặc L, R ) tiếp điểm K1 ( 5-7 ) đóng lại để duy trì điện. Rơle thời hạn Rth cũng cóđiện sau một thời hạn duy trì nhất định tiếp điểm thường mở đóng chậm. Rth ( 7-9 ) đóng lại, cấp điện cho cuộn dây K2 ( mạch 1-3-5 - 7-9 - cuộn K2-2 ) tiếp điểm thường đóng của Contactor ởmạch động lực K2 mở ra để cắt điện biến áp tự ngẫu TN và tiếp điểm thường hở K2 đóng lại, đưa điện 3 pha trực tiếp vào động cơ ; quy trình mở máy kết thúc. 2.1.4. Khởi động động cơ bằng cách đổi nối Y / Để giảm nhỏ dòng điện mở máy, khi khởi động ta nối dây quấn Stato thành hình Y ; saumột thời hạn ảnh hưởng tác động, cuộn dây Stato được chuyển sang đấu. Thiết bị điện chính của mạch gồm : - Contactor K để đóng mạch điện - Contactor KY để nối Stato thành hình Y - Contactor Kđể nối Stato thành hình - Rơle thời hạn Rth để kiểm soát và điều chỉnh tùy thuộc vào thời hạn khởi động Y.a. Khởi độngĐóng CB, sau đó nhấn nút M, cuộn dây K và KY có điện ( mạch 1-3-5 - K-4-2 và 1-3-5 - 79 - KY-4-2 ) để đóng những tiếp điểm chính K và KY bên mạch động lực lại : động cơ được khởiđộng ở chính sách Y và lúc này rơle thời hạn Rth cũng có điện ( mạch 1-3 - 5 - Rth-4-2 ) để tính thờigian. Tiếp điểm K ( 3-5 ) đóng để duy trì điện cho 3 cuộn dây K, KY, Rth. b. Làm việcSau một thời hạn duy trì thiết yếu để vận tốc động cơ đạt giao động định mức thì tiếp điểmthường đóng mở chậm Rth ( 5-7 ) mở ra để cắt điện Contactor KY, 3 tiếp điểm chính KY ởmạch động lực mở ra. Đồng thời tiếp điểm thường mở đóng chậm Rth ( 5-11 ) đóng lại để cấpGiáo trình Trang Bị Điệnđiện cho Contactor K ( mạch 1-3-5 - 11-13 - K - 4-2 ), tiếp điểm chính của K ở mạch độnglực đóng lại để đấu bộ dây Stato thành hình. Động cơ đã khởi động xong và thao tác bìnhthường ở chính sách. CBA1B1C1CCRNA2B2C2A3B3C3RNHình 2 - 4 : Mạch điện khởi động Đ.C.K.B. 3 pha bằng phương phápđổi nối Y / c. Liên động và bảo vệvà K - Hai khóa chéo KY ( 11-13 ) và K ( 7-9 ) có tính năng bảo vệ bảo đảm an toàn, tránh sự cố KYcó điện đồng thời, gây ngắn mạch 3 pha. - Bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch bằng CB, bảo vệ quá tải cho động cơ bằng rơle nhiệtRN. 2.1.5. Hãm động năng dùng rơle thời gianThiết bị điện chính trong mạch gồm : - Nguồn điện 1 chiều dùng để hãm lấy ngay ở lưới điện xoay chiều qua bộ biến áp BAvà chỉnh lưu cầu CL - Contactor K đấu động cơ vào lưới khi thao tác. - Contactor H đấu động cơ vào nguồn 1 chiều khi hãm. - Rơle thời hạn Rth kiểm soát và điều chỉnh tùy thuộc vào thời hạn hãm. Giáo trình Trang Bị ĐiệnĐể khởi động động cơ ta đóng CB, nhấn nút M, Contactor K có điện ( mạch 1-3-5 - cuộnK-4-2 ) để đóng những tiếp điểm chính K bên mạch động lực, động cơ được đóng vào lưới điện đểlàm việc. Khi dừng ta nhấn nút D, Contactor K sẽ mất điện, tiếp điểm K ( 9 - 11 ) đóng lại, Contactor H có điện. Lúc này động cơ bị cắt khỏi nguồn xoay chiều 3 pha và đóng vào nguồn 1 chiều, thực thi hãm động năng. Rơle thời hạn Rth cũng có điện và khởi đầu tính thời hạn hãm. Sau một thời hạn duy trì, tiếp điểm Rth ( 11 - 13 ) mở ra, Contactor H mất điện, quy trình hãmđộng năng kết thúc. Hình 2 - 5 : Hãm động năng dùng rơ le thời gian2. 1.6. Hãm ngượca. Hãm ngược động cơ quay 1 chiều : Thiết bị dùng để hãm là rơle kiểm tra vận tốc RKT quay cùng trục với động cơ. Khi độngcơ đứng yên hoặc chạy chậm ( khoảng chừng 10 – 15 % vận tốc định mức ) tiếp điểm RKT mở ra, ở tốcđộ thao tác thông thường thì tiếp điểm này đóng lại. Hình 2-6 a là sơ đồ điều khiển và tinh chỉnh động cơ quay1 chiều có hãm ngược. Giáo trình Trang Bị ĐiệnĐể khởi động động cơ ta nhấn nút M, Contactor K1 thao tác, đóng động cơ vào lưới, tiếp điểm K1 ( 9-11 ) mở ra không cho K2 có điện đồng thời. Khi vận tốc đủ lớn thì rơle tốc độRKT đóng tiếp điểm RKT ( 1-9 ) lại ( sẵn sàng chuẩn bị để hãm ) tuy nhiên K2 không thao tác vì tiếp điểmK1 ( 9-11 ) còn đang mở và động cơ thao tác thông thường. Khi hãm dừng động cơ, ta nhấn nút dừng D, K1 mất điện cắt động cơ ra khỏi lưới điện 3 pha, đồng thời tiếp diểm K1 ( 9-11 ) đóng lại để cấp điện cho Contactor K2 ( mạch 1-9-11 - cuộnK2 - 4-2 ), động cơ lại được đóng vào lưới ( đã hòn đảo pha ) nhờ những tiếp điểm K2 ở mạch động lực. Lúc này động cơ thực thi hãm ngược, vận tốc giảm nhanh, khi vận tốc động cơ giảm thấp đủ đểrơle vận tốc RKT mở tiếp điểm RKT ( 1-9 ) ra cắt điện Contactor K2, động cơ được cắt ra khỏilưới thì quy trình hãm ngược kết thúc. Rơle kiểm tra vận tốc là thiết bị khá an toàn và đáng tin cậy và đơn thuần được sử dụng tốt trên thực tếngay cả khi ở chính sách thao tác tái diễn trong thời hạn ngắn. Hình 2. - 6 a : Hãm ngược Đ.C.K.B. 3 pharotor lồng sóc quay 1 chiềudùng rơle vận tốc. b. Hãm ngược động cơ quay 2 chiều ( hình 2-6 b ) Trong trường hợp này vẫn sử dụng rơle vận tốc RKT nhưng lấy cả 2 cặp tiếp điểm của nólà RKT1 ( 11-7 ) và RKT2 ( 11-15 ). - Khi động cơ đứng yên hoặc chạy chậm cả hai tiếp điểm RKT1 và RKT2 đều mở. - Khi động cơ quay thuận tiếp điểm RKT1 ( 11-7 ) mở, RKT2 ( 11-15 ) đóng. Giáo trình Trang Bị Điện - Khi động cơ quay ngược tiếp điểm RKT1 ( 11-7 ) đóng, RKT2 ( 11-15 ) mở. Chạy máy thuận : nhấn nút MT, Contactor T có điện ( mạch 1-3-5 - 7-9 - cuộn T-4-2 ) đóng điện 3 pha cho động cơ quay thuận, tiếp điểm T ( 15-17 ) mở ra không cho Contactor N cóđiện đồng thời. Khi vận tốc động cơ đã tăng cao thì tiếp RKT 2 ( 11-15 ) đóng lại ( chuẩn bị sẵn sàng đểhãm ) động cơ thao tác thông thường. Hãm máy : nhấn nút D, rơle trung gian RTr có điện ( mạch 1-21 - cuộn RTr-4-2 ). Tiếpđiểm thường đóng RTr ( 1-3 ) mở ra Contactor T mất điện cắt động cơ ra khỏi lưới điện, tiếpđiểm RTr ( 1-11 ) đóng lại cấp điện cho Contactor N ( mạch 1-11-15 - 17 - cuộn N-4-2 ), động cơ lạiđược đóng vào lưới ( đã hòn đảo pha ) để thực thi hãm ngược. Khi vận tốc động cơ đã giảm thấp dưới 10 % vận tốc định mức, rơle kiểm tra vận tốc sẽ mởtiếp điểm RKT2 ( 11-15 ) ra, Contactor N mất điện, động cơ được cắt khỏi lưới, quy trình hãmngược kết thúc. Chạy máy ngược : Cách thao tác cũng tương tự như như trên, nhưng ta nhấn nút MN vàtiếp điểm RKT1 ( 11-7 ) của rơle vận tốc đóng để thực thi hãm ngược. Hình 2 - 6 b : Hãm ngược Đ.C.K.B. 3 pha rotor lồng sóc quay 2 chiều dùng rơle vận tốc. 2.1.7. Hãm bằng cơ cấu tổ chức cơ khí điều khiển và tinh chỉnh bằng nam châm từ điện : Khi tần số đóng cắt cao, đặc biệt quan trọng là so với việc hòn đảo chiều truyền động của máy cắt gọtkim loại, nhiều lúc người ta sử dụng những thiết bị điện một chiều để điều khiển và tinh chỉnh động cơ khôngđồng bộ. Một trong những sơ đồ như vậy được trình làng trên hình 2-7. Sơ đồ này bảo vệ điềuGiáo trình Trang Bị Điệnkhiển hòn đảo chiều quay động cơ roto lồng sóc có hãm bằng phanh hãm cơ khí. Thiết bị điều khiểnlà bộ khống chế chỉ huy. Các nguyên tắc hành trình dài được ứng dụng khi điều khiển và tinh chỉnh. Mạch statorđược quy đổi bằng 5 contactor một chiều. Sơ đồ thao tác như sau : bắt đầu tay gạt của bộ khống chế chỉ huy để ở vị trí O, tiếpđiểm KK1 kín, rơle thời hạn Rth và rơle điện áp RU có điện, những tiếp điểm RU ( 1-3 ), RU ( 3-5 ) và Rth ( 5-9 ), Rth ( 4-2 ) đóng lại. Nếu đưa tay gạt của bộ khống chế chỉ huy về phía quay thuận ( vị trí I ) thì tiếp điểm KK1 mở ra, KK2 và KK3 đóng lại những contactor K, 1T, 2T có điện, độngcơ được đóng vào lưới. Tiếp điểm 1T ( 5-13 ) mở ra cắt điện cuộn dây rơle thời hạn Rth, tiếpđiểm 1T ( 1-27 ) đóng lại ; contactor H có điện và do đó nam châm hút NH thao tác phân ly bánh đaihãm cho động cơ quay thuận. Sau thời hạn duy trì, những tiếp điểm Rth ( 5-9 ) và Rth ( 4-2 ) mở ra. Như vậy trong thời hạn động cơ khởi động với dòng điện lớn nhưng những rơle dòng 1RM, 2RM không được phép ngắt mạch, khi động cơ khởi động xong, những rơle dòng này lại bảo vệ quá tảicho động cơ. Muốn hòn đảo chiều quay động cơ, ta quay tay gạt của bộ khống chế chỉ huy từ vị trí thuận ( vị trí I ) sang vị trí ngược ( vị trí II ), lúc này tiếp điểm KK3 mở ra và KK4 đóng lại. Cáccontactor 1T, 2T và sau đó contactor H mất điện, Rth có điện trở lại, tiếp điểm Rth ( 4-2 ) và Rth ( 5-9 ) đóng, contactor 1N, 2N có điện sẽ đổi chéo 2 pha của động cơ và đóng vào lưới, đồngthời contactor H có điện, nam châm từ điện NH thao tác phân ly bánh đai hãm và động cơ làmviệc theo chiều ngược lại. Trong quy trình hòn đảo chiều, sẽ xảy ra quy trình hãm động cơ khởi đầu dưới công dụng củanam châm hãm, còn sau đó động cơ hãm dưới công dụng của mô men hãm ngược nếu truyềnđộng có quán tính lớn. Vì động cơ thao tác ở chính sách thời gian ngắn lặp lại nên trên sơ đồ sử dụng 2 rơle dòng điệncực đại tác động nhanh 1RM, 2RM để bảo vệ quá tải cho động cơ. Rơle 3RM dùng để bảo vệngắn mạch. Hạn chế hành trình dài thuận và ngược bằng 2 công tắc nguồn hành trình dài KHT và KHN.Hinh 2-7 : Hãm ĐC KĐB 3 pha rotor lồng sóc bằng cơ cấu tổ chức cơ khíđiều khiển bằng nam châm từ điệnGiáo trình Trang Bị ĐiệnGiáo trình Trang Bị Điện2. 1.8. Điều khiển động cơ nhiều vận tốc : a. Điều khiển động cơ 2 vận tốc không hòn đảo chiều ( hình 2 - 8 a ) M ∆ Hình 2 - 8 a : Sơ đồ điều khiển và tinh chỉnh động cơ hai cấptốc độ không hòn đảo chiềuKhi cần động cơ thao tác ở vận tốc thấp, ta nhấn nút M, contactor 1K thao tác đóngcác tiếp điểm 1K ở mạch động lực, nối cuộn dây Stator theo kiểu. Nếu muốn động cơ thao tác ở vận tốc cao, ta nhấn nút MYY, contactor 2K và 3K cóđiện, đóng những tiếp điểm chính 2K và 3K ở mạch động lực, nhờ đó cuộn dây Stator được nốitheo kiểu YY.Muốn khởi động động cơ, ta nhấn nút M để contactor K có điện, đóng những tiếp điểm K ởmạch động lực cấp điện vào cuộn dây Stator của động cơ, tiếp điểm K ( 3-5 ) đóng lại để duy trì. Giáo trình Trang Bị Điệnb. Điều khiển động cơ 2 vận tốc có hòn đảo chiều ( hình 2-8 b ) Muốn động cơ có vận tốc quay nhỏ, ta nhấn nút M, contactor 1K có điện, tiếp điểm củanó đóng, cuộn dây Stator động cơ được nối theo kiểu. Để tăng vận tốc quay ta nhấn MYY cuộndây stator được nối theo hình YY.Việc chọn chiều quay động cơ trong sơ đồ này được triển khai khi nhấn nút MT hay MN.Khi nhấn nút MT chọn chiều quay thuận contactor T có điện đóng những thường mở ở mạch độnglực đóng điện cho cuộn dây Stato của động cơ. Tương tự khi nấn vào nút nhấn MN contactor Ncó điện đóng điện cho động cơ quay theo chiều ngược lại. A B CCBA1 B1 C1CC3 MRNA2 B2 C21113151K 1K 1K2 K 2K 2KM ∆ 3K 3K17192 K213K1K231KRN3K27312Kcuoändaâystator291K2KHình 2-8 b : Sơ đồ điều khiển và tinh chỉnh động cơ hai cấpđộ 2-8 c ) có hòn đảo chiềukhiển động cơ 2 vận tốc có hòn đảo chiều và hãm động năng tốc ( hìnhc. ĐiềuĐể khởi động động cơ, tiên phong ta nhấn nút M ( vận tốc thấp ) hoặc nút MYY ( tốc độcao ). Giả sử nhấn nút M thì contactor 1K thao tác, cuộn dây Stato nối theo hình tam giác, tiếp điểm 1K ( 1-41 ) đóng điện cho rơle trung gian RTr. Rơle trung gian RTr được cho phép có thểđóng điện cho contactor T hoặc N chỉ sau khi đóng điện cho contactor 1K hoặc 2K, 3K ( chọnGiáo trình Trang Bị Điệntốc độ ). Sau đó khi nhấn nút quay thuận MT hoặc quay ngược MN thì contactor T hoặc N cóđiện và động cơ khởi đầu khởi động theo chiều thuận hoặc ngượcKhi nhấn nút dừng, động cơ được cắt ra khỏi lưới điện xoay chiều và đóng vào mạchmột chiều để triển khai hãm động năng. Quá trình hãm kết thúc khi tiếp điểmYYM ∆ RthRTH ( 33-35 ) của rơle thời hạn mở ra cắt điện cuộn dây contactor H và cắt nguồn mộtchiều ra khỏi 2 pha của động cơGiáo trình Trang Bị Điệnd. Điều khiển động cơ 4 vận tốc ( hình 2-8 d ) Hình 2-8 d trình làng sơ đồ điều khiển và tinh chỉnh động cơ không đồng nhất 4 vận tốc của cơ cấu tổ chức sảnxuất mà cơ cấu tổ chức đó yên cầu những vận tốc quay khác nhau ở những vị trí khác nhau của bộ phận làmviệc. Có thể lấy máy tiện dùng để gia công mặt đầu những cụ thể kích cỡ lớn làm ví dụ. Đểđảm bảo hiệu suất máy là lớn nhất cần phải tăng vận tốc quay của những chi tiết cụ thể theo mức độ giảmnhỏ của đường kính gia công. Ở sơ đồ này tăng vận tốc được thực thi theo những mức nhờ những công tắc nguồn hành trình dài 1KH, 2KH, 3KH. Trước lúc cắt gọt những tiếp điểm 1KH, 2KH, 3KH ở vị trí mở, do đó những rơle trunggian 2RT r, 3RT r, 4RT r chưa có điệnMạch tinh chỉnh và điều khiển lấy điện từ MBA giảm áp BA. Việc điều khiển và tinh chỉnh động cơ được thực hiệntheo trình tự sau : nhấn nút khởi động M, rơle trung gian 1RT r có điện, tiếp điểm thường mởcủa nó đóng điện cho cuộn dây contactor 1K. Các tiếp điểm chính của 1K đóng cuộn dây thứnhất vào lưới và nối nó theo hình tam giác, động cơ thao tác ở vận tốc quay nhỏ n1. Trong quy trình gia công, giá dao vận động và di chuyển tự động hóa về phía tâm của mặt phẳng gia côngnhờ một động cơ riêng không bộc lộ trên sơ đồ. Ứng với một nửa đường kính gia công đã xác địnhthì bộ phận gạt đặt trên giá dao ảnh hưởng tác động lên công tắc nguồn hành trình dài 1KH và cuộn dây 2RT r cóđiện, rơle 2RT r thao tác, tiếp điểm thường đóng của nó mở ra, cắt điện contactor 1K, tiếp điểmthường mở 2RT r đóng mạch cho contactor 2K. Do đó cuộn dây thứ nhất được cắt ra khỏi lướiđiện và cuộn dây thứ hai được đóng vào lưới theo hình tam giác, vận tốc động cơ được tăng lênở n2Các tiếp điểm thường đóng của 1K và 2RT r làm tính năng khóa liên động điện, ngănngừa năng lực đóng điện đồng thời 1K và 2KS ự chuyển dời tiếp theo của giá dao khi gia công cụ thể sẽ dẫn tới đóng tiếp điểmthường mở của công tắc nguồn hành trình dài 2KH. Rơle trung gian 3RT r có điện, tiếp điểm thường đóng3 RTr mở ra, cắt điện cuộn dây 2K, tiếp điểm thường mở 3RT r đóng mạch cho cuộn dâycontactor 5K, do 5K có điện đóng tiếp điểm thường mở 5K ở mạch cuộn dây contactor 3K. Như vậy lúc này 2K cắt điện cuộn dây thứ hai và 3K, 5K đóng mạch cuộn dây thứ nhất vàolưới theo hình sao kép, vận tốc động cơ được tăng lên ở n3. Khi liên tục gia công thì công tắc nguồn hành trình dài 3KH đóng lại làm rơle trung gian 4RT r cóđiện. Tiếp điểm thường đóng 4RT r mở ra cắt điện 1K, 2K, 3K và 5K Tiếp điểm thường mở4RTr đóng điện cho contactor 6K, tiếp điểm 6K ở mạch cuộn dây 4K đóng lại nên cuộn dây 4K có điện. Trong trường hợp này cuộn dây thứ nhất bị cắt khỏi lưới cuộn dây thứ hai của Statođược đóng vào lưới theo hình sao kép nhờ những tiếp điểm chính 4K và 6K. Động cơ thao tác ởtốc độ lớn nhất n4Cắt điện động cơ nhờ nhấn nút dừng D. Sau khi lùi giá dao về vị trí khởi đầu thì những tiếpđiểm của công tắc nguồn hành trình dài 1KH, 2KH, 3KH trở về trạng thái thường mở và sơ đồ điều khiểntrở về trạng thái bắt đầu. Hinh2-8d : Sơ đồ tinh chỉnh và điều khiển động cơ ba pha 4 cấp tốc độGiáo trình Trang Bị ĐiệnGiáo trình Trang Bị ĐiệnBÀI TẬP1. Vẽ và trình diễn nguyên tắc những mạch khởi động trực tiếp ở 2, 3 nơi. 2. Hãy chỉ ra điểm yếu kém của mạch khởi động qua máy biến áp tự ngẫu ( mục 2.1.3 ) vàthiết kế lại mạch trên. 3. Thiết kế mạch điều khiển và tinh chỉnh những động cơ theo trình tự thao tác như sau : a ) Khởi động : động cơ 1 khởi động trước, động cơ 2 khởi động sau Dừng : động cơ 2 dừng trước, động cơ 1 dừng saub ) Khởi động : động cơ 1 khởi động trước, động cơ 2 khởi động sau Dừng : động cơ 1 dừng trước, động cơ 2 dừng sau4. Thiết kế mạch điều khiển và tinh chỉnh những động cơ theo trình tự thời giana ) Động cơ 1 khởi động trước, sau 5 s động cơ 2 mới khởi động. Sau 20 s cả 2 động cơ đều dừngb ) Động cơ 1 khởi động trước, sau 5 s động cơ 2 khởi động. Sau 20 s nữa động cơ1 dừng, thêm chừng 10 s nữa động cơ 2 dừng5. Vẽ và trình diễn nguyên tắc hoạt động mạch tự động hóa hòn đảo chiều quay động cơ theo chu kỳnhư sau : động cơ quay thuận sau 10 s tự động hóa hòn đảo chiều quay ngược, sau 5 s nữa tự độngđảo chiều quay thuận6. Vẽ và trình diễn nguyên tắc hoạt động mạch hòn đảo chiều và khởi động Y / ∆ dùng rơle thờigian7. Vẽ và trình diễn nguyên tắc hoạt động mạch hòn đảo chiều và hãm động năng dùng rơle thờigian8. Vẽ và trình diễn nguyên tắc hoạt động mạch khởi động Y / ∆ dùng rơle thời hạn và dừnghãm động năng dùng rơle thời hạn động cơ không đồng nhất 3 pha có hòn đảo chiều quayGiáo trình Trang Bị Điện2. 2. CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB ROTOR DÂY QUẤN2. 2.1. Khởi động và hãm động cơ không hòn đảo chiều quay : a. Khởi động động cơ theo nguyên tắc thời gianHình ( 2-9 ) trình diễn sơ đồ tinh chỉnh và điều khiển động cơ không đồng điệu rotor dây quấn theonguyên tắc thời gianKhi nhấn nút M contactor K sẽ đóng những tiếp điểm chính K để động cơ khởi động vớicác điện trở phụ R1, R2. Đồng thời tiếp điểm phụ K ( 1-7 ) đóng, rơle thời hạn 1R th mở màn tínhthời gian. Sau khoảng chừng thời hạn t1, tiếp điểm 1R th ( 1-11 ) đóng và 1K có điện. Các tiếp điểmchính 1K đóng sẽ cắt điện trở R1 ra khỏi mạch rotor đồng thời tiếp điểm phụ 1K ( 1-9 ) đóngđiện cho rơle thời hạn 2R th. Sau khoảng chừng thời hạn t2, tiếp điểm Rth ( 11-13 ) đóng, cấp điện chocontactor 2K. Các tiếp điểm chính 2K sẽ đóng lại nốt điện trở R2 ra khỏi mạch rotor, quá trìnhkhởi động kết thúc, động cơ thao tác ở vận tốc định mứcHình 2-9. : Sơ đồ tinh chỉnh và điều khiển khởi động động cơrotor dây quấn, hai cấp điện trở theonguyên tắc thời hạn
