intTypePromotion=1
ADSENSE

Giáo án trang bị điện

Chia sẻ: Tran Thi Ngoc Giau | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:101

172
lượt xem
57
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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 Khống chế 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. Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình sản xuất....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo án trang bị điện

  1. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện Chương 1: Các nguyên tắc khống chế hệ thống truyền động điện. 1-1. Những vấn đề chung về hệ thống trang bị điện - tự động hoá các máy sản xuất I-1-1. Khái quát về hệ thống trang bị điện - tự động hoá các máy sản xuất 1. Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống TBĐ -TĐH các máy sản xuất a. Chức năng: * Hệ thống TBĐ-TĐH các máy sản xuất là tổng hợp các thiết bị điện đ ược lắp ráp theo một sơ đồ phù hợp nhằm đảm bảo cho các máy sản xuất thực hiện nhiệm vụ sản xuất * Hệ thống TBĐ-TĐH các máy sản xuất giúp cho việc - Nâng cao năng suất máy - Đảm 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 TBĐ-TĐH cần có: - Các thiết bị động lực - Các thiết bị điều khiển - Các phần tử tự động Nhằm tự động hoá một phần hoặc toàn bộ các quá trình sản xuất của máy, hệ thống TBĐ-TĐH 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. b. Nhiệm vụ của hệ thống TBĐ-TĐH: * Nhận và biến đổi năng lượng điện thành dạng năng lượng khác đ ể 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 t ự cho tr ước với thông số kỹ thuật phù hợp. * Góp phần nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả c ủa quá trình sản xuất, giảm nhẹ điều kiện lao động cho con người. * Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình sản xuất. 2. Kết cấu của hệ thống TBĐ-TĐH: Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 1 Đại học CNKTĐ
  2. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện a. Phần thiết bị động lực: Là bộ phận thực hiện việc biến đổi 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 b. Thiết bị điều khiển: Là các khí cụ đóng cắt, bảo vệ, tín hiệu nhằm đ ảm bảo cho các thi ết b ị đ ộng 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... Tuỳ theo quá trình công nghệ yêu cầu mà động cơ truyền động có các chế đ ộ 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 nối 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 cầu công nghệ đặt ra. I-1-2. Chức năng, yêu cầu của hệ thống khống chế truyền động điện. 1. Các chức năng của hệ thống khống chế truyền động điện a. Đóng cắt: Là quá trình đưa phần tử động lực vào hoặc ra khỏi mạch điện để thay đổi trạng thái làm việc của hệ thống truyền động Chức năng đóng cắt do các khí cụ đóng cắt thực hiện Các thiết bị đóng cắt bao gồm: Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 2 Đại học CNKTĐ
  3. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện - Cầu dao, áp tômát - Côngtăctơ, khởi động từ - Nút ấn, công tắc hành trình - Bộ khống chế chỉ huy hay động lực..... Kết quả hoạt động của quá trình đóng cắt sẽ đưa hệ thống động lực đến trạng thái làm việc mới trong đó có ít nhất một thông số đặc trưng của hệ thống đ ộng l ực nhận giá trị mới. b. Khống chế: Nhằm đảm bảo cho quá trình đóng cắt xảy ra đúng thời điểm, đúng trình tự yêu cầu. Nhờ chức năng khống chế của hệ thống mà thiết bị động lực sẽ làm việc với tốc độ, dòng điện, mô men,thời gian, trình tự theo yêu cầu của quy trình công nghệ đòi hỏi. Chức năng khống chế do các khí cụ khống chế thực hiện Các khí cụ khống chế bao gồm: - Các loại rơle như rơle điện áp, dòng điện, tốc độ, thời gian - Công tắc hành trình - Các phần tử tự động như đát trích nhiệt độ, đát trích kiểm tra kích thước, áp suất,... Các khí cụ khống chế đóng vai trò là các phần tử tín hiệu, còn các khí c ụ đóng cắt là phần tử chấp hành. c. Bảo vệ: Nhằm đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị trong quá trình sản xuất. Chức năng bảo vệ do các khí cụ bảo vệ thực hiện. Các khí cụ bảo vệ bao gồm cầu chì, áp tômat, rơ le nhiệt, rơle dòng điện, điện áp, công tắc cực hạn.... 2. Các yêu cầu của hệ thống khống chế truyền động điện: a. Phù hợp nhất với quy trình công nghệ: Đây là yêu cầu quan trọng nhất của hệ thống khống chế vì hệ thống kh ống ch ế được hình thành từ yêu cầu công nghệ. Một hệ thống khống chế được gọi là "phù hợp nhất với quy trình công nghệ" phải có các đặc điểm sau: - Động cơ điện truyền động phải có đặc tính cơ và đặc tính điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất mà nó dẫn động - Động cơ phải có được các chế độ công tác cần thiết đáp ứng đ ược đòi hỏi c ủa máy công tác. Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 3 Đại học CNKTĐ
  4. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện Khi đó hệ thống truyền động sẽ được khai thác triệt đ ể nhất về mặt công suất, hiệu suất, nâng cao được hiệu quả kinh tế- kỹ thuật của phương án lựa chọn. b. Kết cấu đơn giản, tác động tin cậy: Tính đơn giản được thể hiện: - Kết cấu của thiết bị đơn giản. - Sử dụng ít chủng loại thiết bị. Số lượng thiết bị là ít nhất. - Số lượng và chiều dài dây nối là ít nhất. Tính tin cậy được thể hiện: - Thiết bị phải có thống số và đặc tính làm việc ít biến đổi theo thời gian và điều kiện môi trường - Thiết bị co tuổi thọ về cơ, điện, tần số đóng cắt phù hợp với đặc tính của máy công tác. c. Thuận tiện, linh hoạt trong điều khiển: Tính linh hoạt: Một hệ thống điều khiển được coi là linh hoạt khi nó nhanh chóng và dễ dàng: - Chuyển từ chế độ điều khiển bằng tay sang điều khiển tự động, bán tự động và ngược lại. - Chuyển từ khối làm việc sang khối dự phòng và ngược lại. - Chuyển từ quy trình làm việc này sang quy trình làm việc khác. Tính thuận tiện: Tính thuận tiện trong điều khiển nghĩa là: - Từ một chỗ có thể điều khiển được nhiều đối tượng. - Từ nhiều chỗ điều khiển được một đối tượng. d. Đơn giản cho kiểm tra và phát hiện sự cố: Quá trình hoạt động của hệ thống kỹ thuật nói chung cũng như hệ thống truyền động điện nói riêng có thể xảy ra các chế độ làm việc không mong muốn hoặc sự cố. Các chế độ này thường gây thiệt hại về nhiều mặt. Do đó khi xuất hiện các chế độ này cần nhanh chóng loại bỏ để giảm thiểu những thiệt hại do chúng mang lại. Việc thiết kế và xây dựng hệ thống phải làm sao cho cho nhân viên vận hành có các xử lý đúng đắn trong quá trình làm việc đồng thời giúp cho nhân viên sửa chữa thuận tiện cho việc bảo dưỡng, thay thế và nhanh chóng phát hiện ra các phần mạch bị sự cố Khi thiết kế và xây dựng hệ thống nên bố trí thiết bị theo các quy tắc: * Bố trí thiết bị thành nhóm theo từng cụm chức năng của sơ đồ Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 4 Đại học CNKTĐ
  5. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện * Các nhóm khác nhau được cung cấp từ cầu dao, cầu chì riêng * Các cụm quan trọng phải có tín hiệu báo về tình tr ạng làm vi ệc bình th ường hay sự cố của chúng bằng âm thanh, ánh sáng * Các thiết bị phải thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng phải đ ược bố trí ở chỗ thuận tiện cho xem xét, tháo lắp thay thế, sửa chữa * Đặt ký hiệu và số hiệu đầu nối của dây dẫn * Sử dụng các dây dẫn với màu sắc khác nhau e.Tác động phân minh lúc bình thường cũng như khi có sự cố: Hoạt động của mạch phải tốt cả khi vận hành bình thường cũng như khi có sự cố. Không được tạo ra các mạch giả khi có sự hoạt đông không bình thường c ủa mạch. Mạch phải được thiết kế đảm bảo sao cho khi nhân viên vận hành tthao tác nhầm, không để gây ra sự cố. g. Kích thước và giá thành nhỏ nhất Kích thước và giá thành của hệ thống điều khiển ảnh hưởng đáng kể đến kích thước và giá thành của máy. Do đó việc tính toán, thiết kế hệ thống truy ền đ ộng phải được chú trọng nhưng phải đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật, chắc chắn và tính mỹ thuật cho cả máy h. An toàn và các yêu cầu khác An toàn cho người và thiết bị trong quá trình khai thác, vận hành thiết bị là yêu cầu quan trọng. Khi thiết kế và xây dựng hệ thống cần dự kiến đến các chế đ ộ làm việc xấu và sự cố để có các phương án bảo vệ cần thiết, đồng thời phải có các bi ện pháp đảm bảo an toàn cho người vận hành và những người liên quan. Ngoài các biện pháp kỹ thuật phải có cả các biện pháp quản lý như hệ thống biển báo, biển cấm đối với những khu vực hoặc những thiết bị có nguy cơ gây mất an toàn cho người và thiết bị … Ngoài ra cón các yêu cầu phụ như yêu cầu về môi trường làm việc (khói bụi, hóa chất ăn mòn, phòng chống cháy nổ …) từ đó lựa chọn thiết bị điện theo đúng yêu cầu làm việc. 1.1.3. Các loại sơ đồ điện: a. Sơ đồ khai triển: Là sơ đồ thể hiện đâỳ đủ tất cả các phần tử của mạch điện. Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 5 Đại học CNKTĐ
  6. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện Trong sơ đồ này các máy điện, khí cụ điện được thể hiện dưới dạng khai triển, trong đó vị trí của các chi tiết, phần tử của máy điện, khí cụ điện trên sơ đồ không xét đến vị trí tương quan thực tế của chúng, mà chỉ xét đến vị trí thực hiện chức năng của nó. Ví dụ: Côngtăctơ gồm các bộ phận chính là cuộn dây (cuộn hút), các tiếp điểm chính, các tiếp điểm phụ thường mở, thường kín....Mỗi chi tiết có một chức năng riêng. - Cuộn hút: quyết định đến trạng thái làm việc của công tắc tơ. Khi cuộn hút có điện (và đủ trị số tác động) nó sẽ mở các tiếp điểm thường kín, đóng các tiếp điểm thường hở. Như vậy vị trí của cuộn hút là ở mạch điều khiển. - Các tiếp điểm chính: Để cho dòng điện cấp cho động cơ chạy qua. Vậy vị trí của chúng là ở mạch điện cấp cho động cơ hay còn gọi là mạch động lực. - Các tiếp điểm phụ tuỳ thuộc nó điều khiển đối tượng nào thì vị trí của chúng sẽ được vẽ ở trong mạch cấp điện cho đối tượng đó như tiếp điểm tự giữ là tiếp điểm cấp điện cho cuộn hút của công tắc tơ nên nó được vẽ trong mạch cuộn dây công tăc tơ.... - Tiếp điểm thường hở của công tắc tơ là tiếp điểm mà ở trạng thái cuộn dây không có điện hoặc có mà không đủ để hút mạch từ (trạng thái thường) nó ở trạng thái ngắt mạch điện. Khi cuộn dây có dòng điện (đủ trị số) chạy qua, ta nói cuộn dây có điện, thì tiếp điểm sẽ đóng lại - Tiếp điểm thường kín thì ngược lại, khi cuộn dây không có điện (hoặc có nhưng không đủ hút) nó ở trạng thái kín mạch. Khi cuộn dây tác động, thiếp điểm thường kín sẽ mở ra. Trên sơ đồ khai triển thiết bị điện được biểu diễn ở trạng thái thường, nghĩa là trạng thái thiết bị không chịu tác động về cơ, điện, nhiệt, quang. Ví dụ: - Cầu dao điện, công tắc, áp tô mát vẽ ở trạng thái hở mạch điện (không có tác động cơ học - tay người tác động vào để đóng mạch điện. - Rơ le, công tắc tơ vẽ ở trạng thái cuộn dây không có điện, tiếp điểm thường hở ở trạng thái hở mạch điện, tiếp điểm thường kín ở trạng thái đóng mạch điện. . .... Sơ đồ khai triển gồm 2 phần mạch là: Mạch động lực: cấp điện cho động cơ qua cầu dao, cầu chì, tiếp điểm chính của côngtăctơ... vẽ bằng nét đậm. Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 6 Đại học CNKTĐ
  7. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện Mạch điều khiển: gồm các nút ấn điều khiển, công tắc hành trình, cuộn dây các rơle, công tăc tơ, các tiếp điểm phụ... vẽ bằng nét mảnh. Tên của các thiết bị điện được đặt theo nhiệm vụ của nó và viết t ắt bằng các ch ữ cái bên cạnh, phía trên bên phải.Tất cả các chi tiết của cùng một thiết bị đ ều có cùng tên gọi. (cuộn dây K, tiếp điểm K. Rơle RH, tiếp điểm RH...) Các điểm nối phải đánh số thứ tự để thuận lợi cho việc sử dụng s ơ đ ồ, d ễ l ắp ráp... b. Sơ đồ nguyên lí: Là một dạng của sơ đồ khai triển đơn giản hoá nhằm giúp người đọc hiểu được nguyên lí làm việc của sơ đồ hoặc của một khâu nào đó của hệ thống tự động. Trong sơ đồ nguyên lí chỉ để lại các mạch chính biểu thị máy điện, các khí cụ điện có thể nêu được nguyên lí làm việc của sơ đồ. Những chi tiết, phần tử không liên quan đến nguyên lý làm việ cuả sơ đồ thì không cần vẽ. Ví dụ cầu dao, cầu chì, cuộn dây kích từ của máy điện một chiều kích thích độc lập.... c. Sơ đồ lắp ráp: Là sơ đồ giới thiệu vị trí lắp đặt thực tế của thiết bị điện trong tủ điều khiển và ở các bộ phận khác của máy, chỉ rõ đường dây nối giữa các khí cụ, thiết bị, kể cả tiết diện của dây dẫn và số hiệu của nó. Các thiết bị của máy được bố trí tại 3 nơi: Động cơ điện, rơ le tốc độ, áp tômat, công tăc hành trình...được bố trí tại máy. Các khí cụ tự động như rơ le điện áp, dòng điện, côngtăctơ, khởi động từ, bi ến áp chỉnh lưu... đặt trong tủ điện. Các khí cụ cần quan sát như các loại đồng hồ chỉ thị, các đèn tín hiệu, nút ấn, các khoá điều khiển... bố trí trên bảng điện. Sơ đồ lắp ráp phải vẽ theo một tỉ lệ xích nhất định, phải ghi rõ kích thước của bản điện, tủ điện, kích thước của khí cụ điện... Các đầu dây ở từng khối đều được đánh số thống nhất với sơ đồ nguyên lí. Các dây dẫn đi theo một chiều được bó thành một bó... Sơ đồ lắp ráp dùng cho lắp ráp hoặc sửa chữa khi có hỏng hóc. 3. Bảng kí hiệu các chi tiết, phần tử của thiết bị điện trên sơ đồ nguyên lý. Khi xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch điện, cần tuân thủ các ký hiệu thể hiện của các chi tiết, phần tử của thiết bị điện trên sơ đồ. Bảng ký hiệu sau giới thiêu một số ký Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 7 Đại học CNKTĐ
  8. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện hiệu thường dùng trong các sơ đồ nguyên lý mạch điện trang bị điện tự động hóa cácmáy sản xuất. TT Tên gọi Ký hiệu Động cơ điện một chiều a/ Kích từ độc lập b/ Kích từ nối tiếp 1. c/ Kích từ song song d/ Kích từ hỗn hợp Động cơ điện xoay chiều a/ Không đồng bộ rotor lồng sóc 2. b/ Không đồng bộ rotor dây quấn c/ Động cơ đồng bộ 3. Máy biến áp đo lường 4. Máy biến dòng áp tô mat 5. a/ Một cực ; b/ Hai cực; c/ Ba cực Cầu dao 6. a/ Một cực ; b/ Hai cực; c/ Ba cực 7. Cầu chì Rơ le, công tăc tơ kiểu điện từ 8. a/ Cuộn dây; b/ Tiếp điểm thường hở c/ Tiếp điểm thường kín Rơ le nhiệt 9. a/ Phần tử phát nóng; b/ Tiếp điểm Rơ le thời gian a/ Tiếp điểm thường hở, đóng chậm 1 b/ Tiếp điểm thường hở, mở chậm 0. c/ Tiếp điểm thường kín, đóng chậm d/ Tiếp điểm thường kín, mở chậm Nút ấn 1 a/ Đơn, tiếp điểm thường hở 1. b/ Đơn, tiếp điểm thường hở c/ Nút ấn kép (1 TĐ hở, 1TĐ kín) 1 Công tăc hành trình Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 8 Đại học CNKTĐ
  9. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện a/ Đơn, tiếp điểm thường hở b/ Đơn, tiếp điểm thường hở c/ Kép (1 tiếp điểm hở, 1TĐ kín) Bộ khống chế chỉ huy Số hàng biểu thị số tiếp điểm 1 Số cột biểu thị vị trí của tay gạt điều 3. khiển Dấu chấm biểu thị trạng thái đóng của tiếp điểm ở vị trí đó của tay gạt 1 Bóng đèn tín hiệu 4. 1 5. Chuông điện 1 6. Còi điện 1 Cầu chỉnh lưu 1 pha 7. I-2: CÁC NGUYÊN TẮC KHỐNG CHẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.2.1. Khái niệm về khống chế truyền động điện Các chế độ làm việc của hệ thống truyền động điện được đặc trưng bằng các thông số: - Tốc độ của động cơ điện truyền động hoặc tốc độ của cơ cấu sản xuất. - Dòng điện phần ứng của đông cơ- là thành phần sinh mô men quay của động cơ. - Mô men điện từ do động cơ sinh ra hoặc mô men cản của cơ cấu sản xuất trên trục động cơ. Mối quan hệ giữa các đại lượng này được biểu diễn bằng các phương trình đ ặc tính tốc độ và phương trình đặc tính cơ. Khi động cơ làm việc ổn định, ứng với một trị số phụ tải trên trục động cơ ta có các cặp thông số (n,M) hoặc (n,I) xác định. Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 9 Đại học CNKTĐ
  10. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện Khi động cơ chuyển đổi từ chế độ xác lập này sang chế độ xác lập khác, các thông số trên sẽ nhận giá trị mới sau một thời gian chuyển đổi chế độ làm việc. Thời gian đó được gọi là thời gian quá độ của hệ thống truyền động. Như vậy các thông số n, M, I sẽ biến đổi theo thời gian với quy luật được xác định bằng các bài toán quá trình quá độ. Bằng các bài toán truyền động điện ở chế độ xác lập và chế độ quá độ ta biết được các quy luật biến đổi của các thông số sao cho sự chuyển đổi chế độ làm việc là có lợi nhất. Dựa vào các quy luật biết trước ta có thể tác động vào hệ thống bằng cách thay đổi tham số của mạch điện cấp cho động cơ điện dẫn đến động cơ sẽ chuyển đổi chế độ làm việc với các quy luât như mong muốn. Như vậy, khống chế truyền động điện thực chất là việc thay đổi thông số của mạch điện cấp cho động cơ theo một quy luật nào đó để làm thay đ ổi chế đ ộ làm việc của động cơ như yêu cầu Quá trình khống chế hệ thống truyền động điện bao gồm:  Tự động điều khiển quá trình mở máy là quá trình đưa tốc độ động cơ từ n = 0 đến tốc độ làm việc nào đó theo yêu cầu của máy sản xuất sao cho dòng điện mở máy nhỏ, mô men mở máy lớn. Nói một cách khác phải khống chế đ ược quá trình mở máy theo quy luật đã được tính sẵn.  Tự động điều khiển quá trình làm việc. Trong quá trình làm việc động cơ truyền động phải có được các chế độ làm việc theo yêu cầu của cơ cấu sản xuất, có thể phải duy trì một thông số nào đó theo một quy luật cho trước như duy trì tốc độ không đổi hoặc biến đỏi theo quy luật, theo trình tự tính sẵn.  Tự động điều khiển quá trình hãm và dừng máy. Các quá trình hãm dừng máy thường nhằm đẩy nhanh quá trình dừng máy để nâng cao năng suất máy. Các chế đọ hãm dừng thường kéo theo sự tiêu phí năng lượng và làm đốt nóng động cơ điện. Phải điều khiển quá trình này nhằm hãm dừng máy hiệu quả nhất và tiêu tốn năng lượng ít nhất. I-2-2. Khống chế truyền động điện theo thời gian. 1. Nội dung nguyên tắc khống chế theo thời gian Các thông số n; M; I đặc trưng cho chế độ công tác của hệ truyền động. Khi động cơ chuyển chế độ làm việc thì chúng thay đổi từ giá trị này sang giá trị khác và biến đổi theo thời gian với một quy luật nào đó. Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 10 Đại học CNKTĐ
  11. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện Dựa vào các bài toán truyền động điện (quá trình quá độ) → tính được các giá trị chuyển đổi n; M; I,tại đó quá trình chuyển đổi là tối ưu nhất. Ứng với các giá trị chuyển đổi của tốc độ, dòng điện, mô men, có thời gian chuyển đổi tương ứng. Thời điểm tại đó cần tác động để thay đổi tham số mạch điện cấp cho động cơ làm chuyển đổi chế độ làm viẹc được gọi là thời điểm chuyển đổi. Để khống chế được các chế độ làm việc của hệ thống truyền động điện theo nguyên tắc thời gian, trong hệ thống điều khiển phải có thiết bị tín hiệu để đo các khoảng thời gian và tại các thời điểm tính toán sẵn, thiết bị tín hiệu sẽ điều khiển phần tử đóng cắt thực hiện việc đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống các phần tử cần thiết (R, L, C...) để làm thay đổi tham số mạch điện dẫn đến thay đổi chế độ làm việc của động cơ Phần tử tín hiệu được sử dụng là rơle thời gian. 2. Sơ đồ ứng dụng: Ta hãy xét sơ đồ khống chế quá trình khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập qua 2 cấp điện trở phụ. Để đảm bảo an toàn cho cuộn dây phần ứng của động cơ khi khởi động, cần phải hạn chế trị số dòng điện phần ứng trong thời gian khởi động không vượt quá trị số lớn nhất cho phép. Mặt khác khi tốc độ động cơ tăng lên, dòng điện phần ứng giảm làm giảm gia tốc của quá trình khởi động. Do đó người ta trong quá trình khởi đ ộng cần phải loại bỏ dần các điện trở phụ cho đến khi tốc độ động cơ bằng với tốc độ làm việc. Quá trình khởi động của động cơ qua 2 cấp điện trở phụ được mô tả qua các đ ặc tính tĩnh (chế độ xác lập) và đặc tính động như hình vẽ 1-1. Trên đ ường đ ặc tính tĩnh (1-1a) quá trình khởi động đi theo các đoạn thẳng a-b-c-d-e-A. A là điểm làm việc của động cơ (kết thúc quá trình khởi động). a) Đặc tính tốc độ b) Đặc tính động Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 11 Đại học CNKTĐ
  12. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện Hình 1-1: Các đặc tính khởi động của động cơ qua 2 cấp điện trở phụ Trên đặc tính động, tốc độ của động cơ biến đổi theo thời gian qua các giai đoạn: - Từ (0 - t1) - động cơ khởi động với 2 điện trở phụ. Tại thời điểm t1 điện trở phụ thứ nhất bị ngắn mạch. - Từ (t1 - t2) - động cơ khởi động với điện trở phụ còn lại. Tại thời điểm t 2 điện trở phụ thứ 2 bị ngắn mạch. - Thời gian khống chế khởi động được tính đến khi điện trở phụ cuối cùng bị lọai bỏ. a. Giới thiệu sơ đồ: Hình 1-2: Sơ đồ nguyên lý mạch điện khống chế khởi động động cơ một chiều kích thích độc lập qua 2 cấp điện trở phụ lhống chế theo thời gian. Các phần tử của sơ đồ bao gồm: - Phần ứng của động cơ Đ. - Cuộn kích từ động cơ CKĐ - Các điện trở phụ khởi động 1R, 2R. - Rơ le dòng điện bảo vệ mất từ thông kích từ động cơ. - Các rơ le thời gian RTZ1, RTZ2 để khống chế các quá trình khởi động. - Công tăc tơ làm việc K để nối phần ứng động cơ vào nguồn điẹn. - Các công tăc tơ khởi động K1, K2 để ngắn mạch các điện trở 1R, 2R tại các thời điểm cần thiết. - Các nút ấn điều khiển khởi động và dừng máy M, D. b. Hoạt động của sơ đồ Để khởi động động cơ, đóng điện vào mạch động lực và điều khiển. Qua cuộn kích từ CKT và rơ le dòng điện RTT có dòng điện kích từ cho động cơ. Nếu dòng điện kích từ đủ, RTT tác động đóng tiếp điểm của nó trong mạch cuộn dây công tăc t ơ K, cho phép động cơ khởi động. Đồng thời rơ le thời gian RTZ1 có điện, tiếp điểm thường kín của nó mở làm các công tăc tơ K1, K2 không có điện vào thời điểm trước khi khởi Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 12 Đại học CNKTĐ
  13. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện động, các tiếp điểm K1, K2 mở làm các điện trở 1R, 2R được nối vào mạch phần ứng động cơ. Ấn nút khởi động M, công tăc tơ K có điện. Tiếp điểm thường kín K mở là RTZ1 mất điện, đồng thời các tiếp điểm thường mở K đóng lại để động cơ khởi động và duy trì dòng cấp điện cho động cơ. Do tiếp điểm RTZ đóng chậm nên các công tắc tơ K1, K2 vẫn chưa có đi ện, đ ộng cơ khởi động với 2 điện trở phụ trong mạch phần ứng. Khi có dòng điện qua điện trở 2R, tạo ra sụt áp làm RTZ2 tác động, mở tiếp điểm của nó đảm bảo trình tự khởi động. Sau thời gian chỉnh định của RTZ1(đến thời điểm t 1), tiếp điểm thường kín RTZ1 đóng lại, công tăc tơ K1 có điện, đóng tiếp điểm K1, điện trở 1R bị nối ngắn mạch. Động cơ tiếp tục khởi động với điện trở phụ 2R. Khi điện trở 1R bị ngắn mạch, rơ le RTZ2 mất điện, Sau thời gian chỉnh định của RTZ2, tiếp điểm của nó đóng lại, công tăc tơ K2 có điện, điện trở 2R bị ngắn mạch, động cơ tăng tốc đến tốc độ làm việc, kết thúc quá trình khởi động. 3. Nhận xét về nguyên tắc khống chế theo thời gian: * Khi dùng nguyên tắc khống chế theo thời gian thì có các yếu tố như M C,J∑,U, R, L, C của mạch phải đúng với điều kiện tính toán. Nếu không thì tại các thời điểm chuyển đổi giá trị của n, M, I thực tế của động cơ sẽ không đúng với giá trị tính toán dẫn đến việc động cơ chuyển chế độ làm việc không đúng với yêu cầu. * Ưu điểm: có thể điều chỉnh được thời gian theo tính toán đ ộc lập với thông s ố của hệ thống động lực, có thể điều chỉnh được thời gian chỉnh định của rơle cho phù hợp với thông số thực tế của hệ. * Thiết bị của sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy * Rơ le thời gian có thể dùng cho bất kì loại động cơ với công suất nào do đó r ất thuận tiện và có tính kinh tế cao và được sử dụng rất rộng rãi. I-2-3. Khống chế truyền động điện theo tốc độ. 1. Nội dung nguyên tắc: - Tốc độ động cơ truyền động hoặc tốc độ của cơ cấu sản xuất là thông số đặc trưng quan trọng xác định trạng thái của hệ truyền động điện , do đó dựa vào thông số này để khống chế hệ thống truyền động điện. Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 13 Đại học CNKTĐ
  14. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện - Trong mạch điều khiển phải có phần tử thụ cảm được tốc độ làm việc của động cơ gọi là rơle tốc độ. - Khi tốc độ đạt được giá trị đặt đã tính toán trước thì rơle tốc độ phát tín hiệu đến phần tử chấp hành để chuyển trạng thái làm việc của hệ thống truyền động điện đến trạng thái mới yêu cầu. - Đối với động cơ động cơ điện một chiều khi vận hành vớ từ thông là hằng số, có thể gián tiếp kiểm tra tốc độ thông qua sức điện động của động cơ. - Với động cơ xoay chiều rotor dây quấn có thể khống chế tốc độ thông qua s.đ.đ hoặc tần số dòng điện rotor. 2. Các khâu khống chế theo nguyên tắc tốc độ: a. Khởi động động cơ một chiều qua 2 cấp điện trở phụ: Hình 1-3: Sơ đồ nguyên lý khâu khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập qua 2 cấp điện trở phụ, khống chế theo nguyên tắc tốc độ Các phần tử của sơ đồ: Các rơ le gia tốc 1G, 2G vừa là phần tử tín hiệu, vừa là phần tử chấp hành. Điện áp đặt lên các rơ le này phụ thuộc vào tốc độ của phần ứng động cơ. Tại thời điểm ban đầu của quá trình khởi động, điện áp đặt lên các rơ le 1G, 2G: Uhút1 = Ce.Φ.n + I.(Rư +2R) = U - I.1R Uhút2 = Ce.Φ.n + I.Rư = U - I.(1R+2R) Tại thời điểm ban đầu của quá trình khởi động, EĐ = 0, URG ≈ 0, các điện trở phụ được nối vào mạch phần ứng động cơ động cơ khởi động với 2 điện trở phụ. Khi tốc độ động cơ đạt n1 (đã được chỉnh định), điện áp đặt lên 1G là: U = C e Φ.n1 + I 2 (ru + 2 R) = U hut 1G tác động, ngắn mạch 1R. Động cơ tiếp tục tăng tốc với điện trở 2R. Tương tự, khi tốc độ động cơ là n2 công tăc tơ 2G tác động ngắn mạch điện trở 2R để động cơ tăng tốc đến tốc độ làm việc. Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 14 Đại học CNKTĐ
  15. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện b. Hãm ngược động cơ một chiều theo nguyên tắc tốc độ: Khi hãm ngược động cơ một chiều, dòng điện hãm rất lớn do sức điện động động cơ và điện áp phần ứng cùng dấu nên cần phải tăng thêm điện trở phụ trong mạch phần ứng. Yêu cầu của sơ đồ là khi khởi động, chỉ có 2 điện trở được nói vào mạch, khi đ ảo chiều quay (động cơ hãm ngược rồi khởi động theo chiều ngược lại), cả 3 điện tr ở phải được nối vào mạch phần ứng động cơ. Hình 1-4: Sơ đồ nguyên lý khâu hãm ngược động cơ một chiều kích từ độc lập khống chế theo tốc độ Các phần tử của sơ đồ: - Các điện trở khởi động Rkđ1, Rkđ2. - Điện trở hãm RH. - Các rơ le hãm RH1, RH2, điện áp đặt lên các rơ le này phụ thuộc vào tốc độ đ ộng cơ Từ yêu cầu của mạch, cần xác định điều kiện chọn của các rơ le hãm. Điện áp đặt lên rơ le khi khởi động là: (U − Ce .φ .n).Rx R R U RH = U − I .Rx = U − = U − U x = U (1 − x ) = U hut RΣ R�� R rơle tác động, ngắn mạch điện trở Rh, động cơ khởi động qua 2 điện trở phụ. Trị số điện trở Rx và điện áp hút của RH được xác định theo dòng điện cho phép khi hãm lúc đó URH = 0 Điện áp đặt lên rơ le khi hãm ứng với dòng điện hãm không vượt quá trị số cho phép là: (U + Ce .φ .n).Rx Rx 2R U RH = U − I .Rx = U − U − 2U = U (1 − x ) = 0 RΣ R�� R Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 15 Đại học CNKTĐ
  16. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện Xác định trị số điện trở Rx và điện áp hút của rơ le theo trị số cho phép của dòng điện. URH = U - Icp.Rx = 0 Hay Rx = U/Icp. 3. Đánh giá nguyên tắc khống chế theo tốc độ: * Ưu điểm: sử dụng thiết bị sử dụng đơn giản, rẻ tiền, mạch động lực và điều khiển đều có kết cấu chắc chắn, dễ lắp đặt, kiểm tra, thay thế sửa chữa. Thiết bị điều khiển có thể là côngtăctơ mắc trực tiếp vào phần ứng mà không cần qua rơle. * Nhược điểm: thời gian quá độ phụ thuộc vào MC, J∑, điện áp lưới... Các côngtăctơ gia tốc có thể không làm việc vì điện áp lưới giảm, vì quá tải, dẫn đến dòng điện quá độ lớn chạy qua các điện trở hoặc qua phần ứng lâu làm cháy điện trở, cháy động cơ... * Thông thường nguyên tắc tốc độ được dùng để khống chế quá trình hãm. I-2-4. Khống chế truyền động điện theo dòng điện. 1. Nội dung nguyên tắc: - Dòng điện trong mạch phần ứng động cơ xác định trạng thái mang tải của động cơ cũng như phản ánh trạng thái khởi động hay hãm của động cơ. - Trong các quá trình khởi động hay hãm dòng điện cần phải nhỏ hơn một trị số cho phép. - Trong quá trình làm việc cũng cần duy trì dòng điện ở một trị số nào đó theo yêu cầu của quá trình công nghệ Như vậy ta cần có các rơle dòng điện hoặc các thiết bị làm việc có tín hiệu đầu vào là dòng điện để khống chế hệ thống theo các yêu cầu nói trên. Khi dòng điện phần ứng đạt giá trị ngưỡng xác định có thể điều chỉnh được của nó thì nó sẽ phát tín hiệu điều khiển hệ thống chuyển đến trạng thái làm việc yêu cầu. 2. Sơ đồ ứng dụng: a. Khâu khởi động động cơ một chiều kích thích nối tiếp dùng một điện trở phụ trong mạch phần ứng: Hình 1-5: Khâu khởi động động cơ một chiều kích từ nối tiếp, khống chế theo dòng điện Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 16 Đại học CNKTĐ
  17. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện Rơ le dòng điện RI được chọn theo các điều kiện: Dòng điện tác động (dòng điện hút) Itđ < I1. Dòng điện nhả Inha < I2. I1, I2 được xác định từ điều kiện khởi động. Rơ le RK được gọi là rơ le khoá, được chọn theo điều kiện: thời gian tác động riêng của RK lớn hơn thời gian tác động riêng của RI. Kết hợp các điều kiện chọn của RI, RK đảm bảo cho điện trở phụ đ ược tham gia vào quá trình khởi động. Hoạt động của sơ đồ: Khi ấn nút M, động cơ được nối vào mạch qua điện trở phụ. Khi tốc độ động cơ tăng, dòng điện phần ứng giảm. Đến trị số nhả của RI, tiếp điểm thường kín RI đóng, công tắc tơ K1 có điện, ngắn mạch điện trở phụ để động cơ tăng tốc đến tốc độ làm việc. b. Khâu mở máy động cơ rotor dây quấn dùng điện trở phụ mạch rotor: Khởi động nối thêm điện trở phụ vào mạch rotor là phương pháp khởi động cơ bản đối với động cơ rotor dây quấn. Phương pháp này có ưu điểm là mô men khởi động lớn, dòng điện khởi động nhỏ. Khi tốc độ động cơ tăng lên, dòng điện, mô men đọng cơ giảm, do đó phải loại bỏ dần điện trở phụ nối trong mạch rotor cho đ ến khi kết thúc quá trình khởi động. Các rơ le dòng điện RI1, RI2 được chọn theo các điều kiện: - Dòng điện tác động Itđ < I1. - Dòng điện nhả Inha < I2. - I1, I2 được xác định từ điều kiện khởi động. Hình 1-6: Khâu khởi động Rơ le khoá RK. động cơ rotor dây quấn Hoạt động của sơ đồ: Khi ấn nút M, công tắc tơ K có điện, các rơ le RI1, RI2 tác đông. Động cơ khởi động với 2 điện trở phụ. Khi dòng điện rotor giảm đến trị số nhả của RI1, làm K1 có điện, điện trở rf1 bị ngắn mạch. Động cơ tiếp tục khởi động với rf2. Khi dòng điện rotor giảm đến trị số nhả của RI2, K2 tiếp tục tác động loại bỏ rf2 để động cơ tăng tốc đến tốc độ làm việc. Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 17 Đại học CNKTĐ
  18. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện Để đảm bảo cho trình tự khởi động, thường chọn dòng điện nhả của RI 2 nhỏ hơn RI1 khoảng 5%. c. Khống chế quá trình hãm ngược động cơ rotor dây quấn: Khi đảo chiều quay động cơ dòng điện hãm ngược rất lớn, do đó phải đưa điện trở phụ vào mạch rotor với trị số lớn hơn khi khởi động. Quá trình khởi động, động cơ khởi động qua 2 điện trở phụ r1, r2, khống chế theo nguyên tắc thời gian. Khi hãm ngược, dòng điện trong mạch rotor lớn hơn trị số tác động của rơ le dòng điện RI, tiếp điểm thường kín RI mở, mạch cấp điện cho các công tắc tơ H, K1, K2 mất. Các điện trở rh, r1, r2 được nối vào mạc rotor làm giảm dòng điện hãm, kết quả dòng điện stator cũng giảm. Khi tốc độ động cơ theo chiều cũ về 0, dòng điện rotor giảm đến trị số nhả của RI. Hình 1-7: Khâu hãm ngược động cơ rotor Rơ le RI đóng, tiếp điểm cấp nguồn cho dây quấn công tắc tơ H, điện trở hãm bị ngắn mạch trước khi động cơ khởi động theo chiều ngược lại. 3. Đánh giá nguyên tắc khống chế theo dòng điện: Ưu điểm của phương pháp là thiết bị đơn giản, dễ lắp đặt. Nhược điểm của phương pháp là độ tin cậy thấp, nhất là khi động cơ làm việc với tải nặng,dòng điện có thể không giảm đến trị số nhả của rơle dòng điện làm bỏ qua các cấp trung gian. Nguyên tắc dòng điện được ứng dụng chủ yếu để điều khiển quá trình khởi động của động cơ một chiều kích từ nối tiếp hoặc động cơ rotor dây quấn (thích hợp với dòng rotor lớn) I-2-5. Khống chế truyền động điện theo theo hành trình. 1. Nội dung nguyên tắc: Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 18 Đại học CNKTĐ
  19. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện Khi quá trình thay đổi trạng thái làm việc của hệ có quan hệ chặt chẽ với vị trí của các bộ phận di chuyển thì sử dụng công tắc hành trình đặt tại những vị trí thích h ợp trên đường đi của các bộ phận này để tiến hành khống chế sự di chuyển của chính nó Đó chính là khống chế theo nguyên tắc hành trình. Khi các bộ phận di chuyển đi đến các vị trí bố trí công tắc hành trình sẽ tác động lên các công tăc, công tắc hành trình sẽ phát tín hiệu (đóng hoặc mở tiếp điểm của nó) điều khiển hệ thống đến trạng thái làm việc mới. Khống chế theo nguyên tắc hành trình thường gặp trong truyền động bàn của máy bào, máy phay, máy mài cầu trục... 2. Sơ đồ ứng dụng: Xét mạch điện đảo chiều hành trình bàn của máy bào giường. Để đảo chiều hành trình bàn, tiến hành đảo chiều dòng phần ứng của động cơ (với máy cỡ nhỏ và cỡ trung) hoặc đảo chiều dòng kích từ của máy phát (máy phát cung cấp cho mạch phần ứng động cơ) Trong sơ đồ sử dụng công tắc hành trình không tự phục hồi. Khi bàn máy di chuyển, cần thao tác bố trí trên bàn máy sẽ tác động vào công tắc hành trình đ ể thay đ ổi mạch điện cấp cho T hoặc N đảo chiều quay động ơ dẫn đến đảo chiều hành trình bàn. Hình 1-8: Sơ đồ nguyên lý mạch đảo chiều hành trình bàn của máy bào giường Các rơle thời gian 1RTZ, 2RTZ nhằm tạo ra khoảng thời gian cần thiết cho bàn máy hãm tự do (giảm tốc độ sơ bộ) trước khi hãm ngược đảo chiều quay để hạn chế dòng điện hãm. Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 19 Đại học CNKTĐ
  20. Trường ĐH SPKT Vinh Khoa Điện I-3. BẢO VỆ VÀ TÍN HIỆU HÓA TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN I-3-1. ý nghĩa của bảo vệ và tín hiệu hoá trong hệ truyền động điện. Trong quá trình làm việc của hệ thống truyền động điện có thể xuất hiện các ch ế độ làm việc xấu hoặc sự cố Hậu quả các chế độ này sẽ làm hư hỏng máy móc, thiết bị , rối loạn quá trình sản xuất, hư hỏng sản phẩm thậm chí có thể gây nguy hiểm cho tính mạng của con người. Nhiệm vụ của hệ thống bảo vệ và tín hiệu hoá là loại trừ các sự cố và chế độ làm việc xấu, đảm bảo an toàn cho cho con người và thiết bị trong quá trình sản xuất, giúp cho việc nhanh chóng khắc phục các hậu quả của các chế độ này nhằm giảm đến mức thấp nhất thời gian dừng máy. Tác động của bảo vệ và tín hiệu hoá tuỳ theo mức độ và tính ch ất s ự c ố và đ ặc điểm của quy trình công nghệ mà có thể là: - Ngắt động cơ và hệ thống ra khỏi lưới điện khi có sự cố nguy hiểm trực tiếp đến động cơ và thiết bị. - Khi mức độ nguy hiểm chưa cao phải có tín hiệu báo cho nhân viên vận hành biết để theo dõi và có biện pháp xử lí phù hợp. - Cắt một số phần tử không quan trọng để đảm bảo cho các thiết bị quan trọng có đủ điện áp khi công suất nguồn không đủ hoặc khi có sự cố tạm thời, điện áp giảm thấp. 1.3.2. Các dạng bảo vệ cơ bản trong truyền động điện: a. Bảo vệ ngắn mạch: Ngắn mạch là sự cố ngiêm trọng nhất của mạng điện. Khi bị ngắn mạch, dòng điện trong mạch tăng rất lớn gây hậu quả về nhiệt và lực điện động, vừa đốt cháy cách điện gây hoả hoạn vừa phá hỏng thiết bị về mặt cơ học. Do đó bảo vệ ngắn mạch là nội dung không thể thiếu đối với mạch điện nói chung cũng như hệ thống trrang bị điện nói riêng. Yêu cầu quan trọng nhất của bảo vệ ngắn mạch là phải cắt phần mạch bị sự cố càng nhanh càng tốt. Bảo vệ ngắn mạch có thể thực hiện bằng cầu chì, aptômat hoặc rơle dòng điện cực đại tác động nhanh. Bảo vệ bằng cầu chì có các đặc điểm: - Đơn giản, rẻ tiền, tương đối tin cậy. Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 20 Đại học CNKTĐ
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2