Giáo trình Trang bị điện trong máy công nghiệp (Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí) - CĐ Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM

Chia sẻ: Solua999 Solua999 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình này được chia làm 7 chương, với nội dung cụ thể được trình bày như sau: Khí cụ điện điều khiển bằng tay; Khí cụ điện điều khiển xa; Khí cụ điện bảo vệ; Động cơ điện; Mạch điện khởi động - dừng một động cơ KĐB 3 pha; Mạch điện khởi động tuần tự hai động cơ KĐB 3 pha; Mạch điện đảo chiều động cơ KĐB 3 pha.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Trang bị điện trong máy công nghiệp (Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí) - CĐ Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: TRANG BỊ ĐIỆN TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Tháng 6 , năm 2020 KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 1
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: TRANG BỊ ĐIỆN TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG THÔNG TIN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Họ tên: Trầm Tiến Thịnh Học vị: Thạc sỹ Email: tramtienthinh@hotec.edu.vn TRƯỞNG KHOA TỔ TRƯỞNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐỀ TÀI HIỆU TRƯỞNG DUYỆT Tháng 12, năm 2020 KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 2
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 3
LỜI GIỚI THIỆU Cùng sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngày nay các thiết bị truyền dẫn, điều khiển điện sử dụng trong máy móc trở nên rộng rãi ở hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy dập, máy xây dựng, dây chuyền chế biến thực phẩm,… do những thiết bị này làm việc linh hoạt, với kích thước nhỏ gọn và lắp đặt dễ dàng ở những không gian chật hẹp so với các thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện. Nhằm trang bị cho HSSV của trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM khối ngành kỹ thuật nói chung, ngành Cơ khí nói riêng các kiến thức và kỹ năng tốt nhất để tiếp cận nhanh chóng với các thiết bị của hệ thống điện điều khiển trong thực tế nói chung và máy công cụ nói riêng, bằng những kinh nghiệm được đúc kết được từ thực tiễn và từ thực tế giảng dạy, cũng như tham khảo một số tài liệu đáng tín cậy, tác giả đã biên soạn ra quyển giáo trình trang bị biện trong máy công nghiệp, dùng để giảng dạy trình độ Cao đẳng, Trung cấp nghề Cơ khí chế tạo và trình độ Cao đẳng nghề Công nghệ kỹ thuật Cơ khí. Hy vọng với nội dung của quyển giáo trình này, HSSV có thể có được kiến thức cơ bản về khí cụ điện, trang bị điện và lắp được những mạch điện điều khiển cơ bản theo yêu cầu khác nhau. Cấu trúc của quyển giáo trình này được chia làm 7 chương: Bài mở đầu Chương 1: Khí cụ điện điều khiển bằng tay Chương 2: Khí cụ điện điều khiển xa Chương 3: Khí cụ điện bảo vệ Chương 4: Động cơ điện. Chương 5: Mạch điện khởi động - dừng một động cơ KĐB 3 pha Chương 6: Mạch điện khởi động tuần tự hai động cơ KĐB 3 pha Chương 7: Mạch điện đảo chiều động cơ KĐB 3 pha Trong quá trình biên soạn giáo trình này, không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp để giáo trình hoàn thiện hơn. TP.Hồ Chí Minh, ngày……tháng năm 2020 Tham gia biên soạn Trầm Tiến Thịnh KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 4
MỤC LỤC TRANG Lời giới thiệu ……………. Bài mở đầu Chương 1: Khí cụ điện điều khiển bằng tay ……………. Chương 2: Khí cụ điện điều khiển xa ……………. Chương 3: Khí cụ điện bảo vệ ……………. Chương 4: Động cơ điện. ……………. Chương 5: Mạch điện khởi động - dừng một động cơ KĐB 3 pha ……………. Chương 6: Mạch điện khởi động tuần tự hai động cơ KĐB 3 pha ……………. Chương 7: Mạch điện đảo chiều động cơ KĐB 3 pha ……………. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 5
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Trang bị điện trong máy công nghiệp Mã môn học: 3103407 Vị trí, tính chất của môn học: - Vị trí: Môn học Trang bị điện trong máy công nghiệp được học trong học kỳ II năm thứ nhất. - Tính chất: Môn học Trang bị điện trong máy công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong quá trình đào tạo cao đẳng nghề nói chung và Cao đẳng nghề cắt gọt kim loại nói riêng. Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Trình bày được nguyên lý hoạt động các khí cụ điện và động cơ điện + Phân tích và giải thích được mạch trang bị điện điều khiển của máy công nghiệp - Về kỹ năng: + Sử dụng được các khí cụ điện cơ bản. + Lắp đặt được các mạch trang bị điện cơ bản trong máy công nghiệp - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tích cực tiếp thu những kiến thức mà giáo viên muốn truyền đạt và có ý thức kỷ luật trong quá trình học lý thuyết cũng như thực hành KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 6
BÀI MỞ ĐẦU Giới thiệu: Mục tiêu: + Trình bày được nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền động khí nén + Thiết kế được hệ thống truyền động khí nén Giới thiệu tổng quan - Máy cắt gọt kim loại (MCGKL) theo số lượng và chủng loại chiếm vị trí hàng đầu trong tất cả các máy công nghiệp. - Máy cắt gọt kim loại: dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách cắt (lấy) đi các lớp kim loại thừa, để sau khi gia công có kích thước, hình dáng gần đúng yêu cầu (gia công thô) hoặc thoả mãn hoàn toàn yêu cầu đặt hàng với độ chính xác nhất định về kích thước và độ bóng cần thiết của bề mặt gia công (gia công tinh). - Máy cắt gọt kim loại gồm nhiều chủng loại và rất đa dạng trong từng nhóm máy, nhưng có thể phân loại chúng dựa theo các đặc điểm sau: + Theo đặc điểm quá trình công nghệ: đặc trưng bởi phương pháp gia công trên máy, dạng dao cắt, đặc tính chuyển động ... các máy cắt gọt kim loại được chia thành các nhóm:  Máy tiện  Máy khoan và doa  Máy phai  Máy mài và bào + Theo đặc điểm của quá trình sản suất có thể chia thành các nhóm máy sau:  Máy vạn năng: là trên cùng 1 máy có thể thực hiện được một số gia công khác nhau như tiện, khoan, bào... để gia công các chi tiết khác nhau về hình dáng và kích thước.  Máy chuyên dùng: là các máy dùng để gia công các chi tiết có cùng hình dáng nhưng khác nhau về kích thước. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 7
 Máy đặc biệt: chỉ thực hiện gia công các chi tiết có cùng hình dáng, kích thước. + Theo độ chính xác gia công có thể chia thành các nhóm máy sau:  Máy có độ chính xác bình thường.  Máy có độ chính xác cao.  Máy có độ chính xác rất cao. 2. ĐẶC ĐIỂM CỦA TRANG BỊ ĐIỆN MÁY CÔNG NGHIỆP 2.1. Đặc điểm chuyển động và các dạng gia công điển hình - Trên máy cắt gọt KL có 2 loại chuyển động: chuyển động cơ bản và chuyển động phụ. - Chuyển động cơ bản: là sự di chuyển tương đối của dao cắt so với phôi để thực hiện quá trình cắt gọt, có thể là chuyển động quay hoặc chuyển động tịnh tiến dao cắt hoặc của phôi. - Chuyển động cơ bản được chia thành 2 dạng chuyển động: + Chuyển động chính (làm việc): là chuyển động thực hiện quá trình cắt gọt kim loại. + Chuyển động ăn dao: là chuyển động xê dịch của dao hoặc của phôi (tùy thuộc vào từng loại máy) để tạo ra lớp phôi mới. - Chuyển động phụ: là chuyển không liên quan trực tiếp đến quá trình cắt gọt, chúng cần thiết khi chuẩn bị gia công, nâng cao hiệu suất và chất lượng gia công, hiệu chỉnh máy …Ví dụ như di chuyển nhanh bàn dao hoặc phôi (máy tiện), nới- siết xà trên trụ (máy khoan), bơm dầu bôi trơn, bơm nước làm mát… 2.2. Điều chỉnh tốc độ trong máy cắt gọt kim loại - Trong MCGKL để đảm bảo chất lượng gia công, yêu cầu tốc độ cắt phải thay đổi. Để thực hiện các chế độ cắt khác nhau khi đường kính chi tiết gia công thay đổi đảm bảo quá trình công nghệ tối ưu, ta cần điều chỉnh tốc độ truyền động chính và truyền động ăn dao. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 8
- Điều chỉnh tốc độ trong máy cắt gọt kim loại có thể thực hiện bằng 3 phương pháp: + Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp cơ thuần tuý: là phương pháp điều chỉnh tốc độ có cấp với sự thay đổi tỷ số truyền của hộp tốc độ. Việc thay đổi tỷ số truyền có thể thực hiện bằng tay hoặc từ xa bằng khớp ly hợp điện từ, hệ thống thuỷ lực hoặc khí nén. + Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp cơ-điện: cũng là phương pháp điều chỉnh tốc độ có cấp với sự thay đổi tốc độ động cơ và thay đổi tỷ số truyền của hộp tốc độ. Động cơ điện dùng trong phương pháp này là động cơ KĐB roto lồng sóc 2 hoặc 3 cấp tốc độ hoặc động cơ 1 chiều. + Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điện thuần tuý: là phương pháp thay đổi tốc độ máy chỉ bằng phương pháp thay đổi tốc độ của động cơ điện. Động cơ truyền động dùng trong trường hợp này có thể là động cơ một chiều hoặc động cơ không đồng bộ kết hợp với các bộ biến đổi. Phương pháp này có ưu điểm hơn so với 2 phương pháp trên:  Điều chỉnh tốc độ đơn giản.  Độ trơn điều chỉnh cao hơn.  Kết cấu cơ khí của máy đơn giản hơn. Nhược điểm: Sơ đồ điều khiển phức tạp. 3. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TRANG BỊ ĐIỆN CỦA MÁY CÔNG NGHIỆP 3.1. Tổng quát về máy khoan - Máy khoan đứng vạn năng là máy công cụ được dùng phổ biến trong các nhà máy cơ khí, các phân xưởng xửa chữa của các xí nghiệp. Nó dùng để gia công các lỗ thông hoặc không thông, gia công ren hay ta rô…phù hợp với loại hình sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 9
- Ngoài ra để gia công các lỗ thì trên máy khoan vạn năng còn có thể gia công các bề mặt như lỗ tròn, khoét doa với đồ gá ta rô ren bằng ta rô và bàn ren. Nhưng công việc chủ yếu của máy khoan đứng vạn năng là để khoan lỗ trụ. - Máy khoan đứng vạn năng chủ yếu là gia công các mặt lỗ trụ tròn xoay, bề mặt này được hình thành nhờ chuyển động quay tròn và tịnh tiến của trục chính mang mũi khoan. - Đặc điểm các chuyển động trên máy khoan gồm: + Nhóm chuyển động tạo hình : là chuyển động cần thiết để tạo ra đường sinh công nghệ và dịch chuyển nó theo đường chuẩn. + Chuyển động cắt gọt: là chuyển động cần thiết để thực hiện và tiếp tục quá trình bóc phôi ở máy khoan chuyển động này trùng với chuyển động tạo hình. + Chuyển động định vị: chuyển động này nhằm khống chế kích thước của bề mặt gia công xác định hướng và toạ độ phôi và dao với nhau, tức là xác định vị trí tương đối của đường sinh và đường chuẩn với nhau trong các trục toạ độ của máy KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 10
3.2. Tổng quát về máy tiện KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 11
- Máy tiện là một loại máy cắt gọt kim loại. Các chi tiết sau khi gia công trên máy tiện có hình dáng gần đúng yêu cầu (gia công thô) hoặc thoả mãn phần nào yêu cầu về độ chính xác của kích thước và độ bóng bề mặt. - Đặc điểm các chuyển động trên máy tiện gồm hai nhóm cơ bản: + Chuyển động cơ bản:  Chuyển động chính: là chuyển động quay tròn của trục chính có gắn chi tiết cần gia công.  Chuyển động ăn dao: là chuyển động tịnh tiến của bàn dao có gá dao. + Chuyển động phụ: bao gồm các chuyển động bơm dầu bôi trơn, bơm nước làm mát, di chuyển nhanh bàn dao, chuyển động nâng, hạ, kẹp xà… - Phân loại máy tiện: + Máy tiện nữa tự động: là máy thực hiện quá trình gia công cắt gọt tự động, không còn sự điều khiển của công nhân, người công nhân chỉ gá lắp và tháo vật gia công. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 12
+ Máy tiện tự động: khác với máy tiện nửa tự động, máy tiện tự động không những thực hiện tự động toàn bộ quá trình gia công cắt gọt mà còn tự động cả khâu tháo, lắp vật gia công. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 13
3.3. Tổng quát về máy phay - Máy phay là một loại máy công cụ dùng để gia công bề mặt chi tiết trên một hoặc nhiều mặt phẳng với độ chính xác cao. Trên máy phay, phôi được kẹp chặt trên bàn máy sau đó dao sẽ tiến hành cắt phôi. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 14
- Máy phay dùng để gia công mặt phẳng định hình phức tạp, rãnh then, cắt đứt, gia công mặt tròn xoay , trục then hoa , cắt ren , bánh răng … - Đặc điểm các chuyển động trên máy khoan gồm: + Chuyển động chính: là chuyển động quay của dao. Chuyển động ăn dao là chuyển động xê dịch xê dịch chi tiết gia công để tạo ra một lớp phôi mới. + Chuyển động phụ: là chuyển động không liên quan trực tiếp đến quá trình cắt gọt. Do có một số lưỡi cắt cùng tham gia vào quá trình cắt gọt nên năng suất khi phay cao. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 15
3.4. Tổng quát về trang bị điện trong máy cắt gọt kim loại - Trang bị điện trong máy cắt gọt kim loại thực chất là hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện tử, phục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện-cơ cũng như gia công truyền tín hiệu thông tin để điều khiển quá trình biến đổi năng lượng đó. - Cấu trúc của một hệ truyền động điện máy cắt gọt kim loại gồm 2 phần chính: + Phần mạch động lực: gồm bộ biến đổi và động cơ truyền động. Các bộ biến đổi thường dùng là bộ biến đổi máy điện (máy phát một chiều, xoay chiều), bộ biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bão hoà), bộ biến đổi điện tử (chỉnh lưu thyristor, biến tần tranzitor…). Động cơ điện có các loại: động cơ một chiều, xoay chiều đồng bộ, không đồng bộ và các loại động cơ điện đặc biệt khác… + Phần mạch điều khiển: gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh công nghệ, ngoài ra còn có các thiết bị điều khiển, đóng cắt phục vụ công nghệ và cho người vận hành. Đồng thời một số hệ truyền động điện có cả mạch ghép nối với các thiết bị tự động khác trong một dây chuyền sản xuất. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 16
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 17
Chương 1: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY Giới thiệu: Mục tiêu: + Trình bày được nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền động khí nén + Thiết kế được hệ thống truyền động khí nén Giới thiệu tổng quan 1. CẦU DAO 1.1. Khái niệm về cầu dao - Cầu dao là khí cụ điện để đóng cắt mạch điện bằng tay ở mạch hoặc lưới điện áp thấp, cầu dao có cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, tuổi thọ cao, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng. - Phân loại cầu dao: + Theo số lượng pha: cầu dao một pha, cầu dao hai pha, cầu dao ba pha. + Theo vị trí đóng cắt mạch: cầu dao 2 vị trí, cầu dao 3 vị trí… + Theo hình thức bảo vệ: Cầu dao hở, cầu dao kín chống nước, chống cháy nổ… 1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cầu dao - Cấu tạo của cầu dao: KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 18
- Phần chính của cầu dao là tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động, được làm bằng hợp kim đồng. Ngoài ra bộ phận nối dây cũng làm bằng hợp kim đồng. - Ký hiệu của cầu dao: + Cầu dao không có cầu chì bảo vệ: + Cầu dao có cầu chì bảo vệ: - Nguyên lý tác động của cầu dao: + Khi thao tác trên cầu dao, nhờ vào lưỡi dao và hệ thống tiếp điểm tĩnh, mạch điện được đóng ngắt. Trong quá tình đóng ngắt mạch cầu dao thường xảy ra hồ quang điện tại đầu lưỡi dao và điểm tiếp xúc trên tiếp điểm tĩnh. Do đó người sử dụng cần phải thao tác nhanh để dập tắt hồ quang hồ quang. + Do tốc độ kéo bằng tay không thể nhanh được nên người ta là thêm lưỡi dao phụ. Lúc đóng điện thì dao phụ tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh trước. Khi ngắt điện, tay kéo lưỡi dao chính ra trước còn lưỡi dao phụ vẫn kẹp trong má dao. Lò xo liên kết giữa hai lưỡi dao được kéo căng ra và tới một mức nào đó nó sẽ bật nhanh kéo lưỡi dao phụ ra khỏi má dao một cách nhanh chóng. Do đó hồ quang được dập tắt nhanh chóng. - Cách lựa chọn cầu dao hạ áp theo 2 điều kiện: Uđm CD > Uđm LD Iđm CD > I tt Trong đó: Uđm CD – là điện áp định mức của cầu dao. Uđm LD – là điện áp định mức của lưới điện hạ áp. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 19
- Ngoài ra còn phải chú ý đến số pha, số cực, khả năng cắt tải, trong nhà, ngoài trời… 1.3. Các thông số định mức của cầu dao - Dòng điện định mức: 5A, 10A, 20A, 60A, 100A, 600A… giá trị được ghi trên cầu dao. - Điện áp định mức: thường có giá trị 600V. + Theo hình thức bảo vệ: Cầu dao hở, cầu dao kín chống nước, chống cháy nổ… 2. CÔNG TẮC 2.1. Khái niệm công tắc - Công tắc là một loại khí cụ đóng ngắt dòng điện bằng tay có 2 hoặc nhiều trạng thái, dùng để chuyển đổi, đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ có dòng điện định mức nhỏ hơn 6A, có điện áp một chiều đến 440V, điện áp xoay chiều đến 500V. Công tắc được bố trí trong một hộp kín đảm bảo các yêu cầu về cách điện, chống ẩm, chống dầu. - Công tắc thường được dùng để chuyển mạch tín hiệu điều khiển, tín hiệu đo, đóng ngắt các thiết bị công suất nhỏ như thiết bị chiếu sáng, bếp điện, thiết bị điện sinh hoạt… - Phân loại công tắc: + Theo số pha: Công tắc một pha, công tắc ba pha. + Theo phương thức tác động:  Công tắc ấn: tác động bằng tay, chỉ có 2 vị trí tác động đóng-ngắt. KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 20