BÀI GIẢNG MÔN ĐIỀU KHIỂN LOGIC - Lê Đăng Toàn pot

BÀI GIẢNG
MÔN ĐIỀU KHIỂN LOGIC
1CT
2CT
Công tắc 3
cực
Công tắc 2 cực

Hình 1.1 Ký hiệu công
tắc
PHẦN I
ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA
ĐỘNG CƠ ĐIỆN
BÀI MỞ ĐẦU
NHẮC LẠI VÀ THỐNG NHẤT MỘT SỐ KIẾN THỨC CÓ LIÊN QUAN ĐẾN
MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LÔGÍC
1.1. Các thiết bị đóng/cắt bằng tay
Là các thiết bị được chế tạo để người điều kiển đóng/cắt mạch điện trực tiếp
bằng tay:
- Khi các tiếp điểm tiếp xúc với nhau: cho dòng điện đi qua
- Khi các tiếp điểm không tiếp xúc với nhau: không cho dòng điện đi qua
1.1.1.Công tắc.
Công tắc là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện bằng tay mà sự đóng /cắt dựa
trên việc tiếp xúc hoặc không tiếp xúc của các tiếp điểm cơ khí.
*Ký hiệu công tắc trên sơ đồ:



Chú ý: Nếu trên cùng một sơ đồ sử dụng nhiều công tắc, ta có thể ký hiệu: 1CT, 2CT…
1.1.2.Cấu dao.
Cầu dao là thiết bị đóng/cắt mạch điện bằng tay mà việc đóng/cắt dựa trên tiếp

xúc hoặc không tiếp xúc của các má tiếp điểm cơ khí .
* Ký hiệu cầu dao trên sơ đồ.
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
2
1CD 2CD
Hình 1.2: Ký hiện cầu
dao
Chú ý: Cầu dao được ký hiệu bằng chữ CD, nếu trên cùng một sơ đồ mà có nhiều cầu
dao, ta có thể ký hiệu 1CD, 2CD….
1.1.3.Nút ấn.
Nút ấn còn gọi là nút điều khiển việc đóng/ngắt các thiết bị điện từ xa. Có hai
loại nút ấn cơ bản là nút ấn thườn kín và nút ấn thường mở.
*. Ký hiệu trên sơ đồ :
Chú ý: Trên thị trường có 2 loại nút ấn, loại tiếp điểm tự phục hồi và loại có khoá gài
(không tự phục hồi ).
Trên sơ đồ nút ấn thường được ký hiệu theo chức năng của chúng, ví dụ như
D, M…
1.1.4.Bộ khống chế.
Về cơ bản, bộ khống chế giống như công tắc nhưng có nhiều tiếp điểm và do đó
nó có nhiều mạch ra. Tuỳ theo cấu tạo bộ khống chế có thể chia thành:
- Bộ khống chế phẳng.
- Bộ khống chế hình trống.
- Bộ khống chế hình cam.
* Ký hiệu bộ khống chế trên sơ đồ:
Người ta sử dụng ký hiệu dấu chấm (.) trên sơ đồ để diễn tả các mạch ra của bộ
khống chế .Ví dụ:
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
3

Hình1.3: Ký hiệu nút
ấn
Nút ấn thường
mở
Nút ấn thường
kín
3
(I)
Hình 1.4: Ký hiệu bộ khống
chế
(II)
(III)
2 1 0 1
2 3
Ý nghĩa của ký hiệu ở trên được hiểu như sau:
- Để tay gạt ở vị trí 0: cả ba mạch đều hở
- ở vị trí 1 bên phải(I) kín,(II)và (III) hở.
- ở vị trí 1 bên trái(II) kín,(I)và (III) hở.
- ở vị trí 2 bên trái(III) kín,(I)và (II) hở.
- ở vị trí 3 bên phải(III) kín,(I)và (II) hở.
Chú ý: Bộ khống chế được ký hiệu bằng chữ KC. Nếu trên cùng 1 sơ đồ có nhiều bộ
khống chế ta sử có thể ký hiệu 1KC, 2KC….
1.2.Các thiết bị đóng/ cắt tự động (đống cắt từ xa)
1.2.1. Rơ le và công tắc tơ điện từ.
Về cấu tạo và nguyên lý làm vịêc, Rơle và công tắc tơ điện từ giống nhau, nghĩa là về
cấu tạo đều có hai phần chính.
- Cơ cấu điện từ
- Hệ thống các tiếp điểm.
Cơ cấu điện từ bao gồm mạch từ và cuộn dây (cuốn hút).
Hệ thống các tiếp điểm bao gồm tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh.

Ngoài ra Rơle và công tắc tơ điện từ còn có các bộ phận khác như: vỏ, hệ thống
lò xo phản lực.
Về nguyên lý hoạt động, khi chưa cấp điện vào cuộn hút thì trạng thái các tiếp
điểm được giữ nguyên. Khi cấp điện vào cuộn hút thì trạng thái tiếp điểm thay đổi, các
tiếp điểm thường mở thì đóng lại còn tiếp điểm thường đóng thì mở ra. Như vậy sự
đóng ngắt của các tiếp điểm này được thực hiện không phải trực tiếp từ tay người vận
hành mà thực hiện gián tiếp thông qua mạch từ.
Chú ý:
- Rơle có tiếp điểm chịu được dòng điện nhỏ nên thường dùng cho mạch điều
khiển .
- Công tắc tơ có tiếp điểm chịu được dòng điện lớn nên dùng cho mạch động lực
*.Ký hiệu Rơle và công tắc tơ trên sơ đồ.
+ Cuộn hút
(Hình chữ nhật , 2 đường nối điện đi vào giữa hai cạnh dài)
+ Tiếp điểm
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
4
Tiếp điểm thường
đóng
Tiếp điểm thường
mở
Chú ý:
Tên của cuộn hút trùng với tên của tiếp điểm và thường được đặt xuất phát từ
chức năng của nó trên sơ đồ ví dụ:
Công tắc tơ chạỵ thuận :T
Công tắc tơ chạy ngược: N
Nếu là Rơle, thêm chữ R đứng trước ví dụ
Rơle hãm: R
H

Rơ le nhiệt: R
nh
….
Khởi động từ: một công tắc tơ đi kèm với một rơle nhiệt, thường dùng để
đóng/cắt cho động cơ điện được gọi tắt là khởi động từ.
1.2.2. Rơle thời gian
Rơle thời gian là loại rơle tạo được ra những khoảng thời gian trễ kể từ lúc có
tín hiệu vào (hoặc cắt tín hiệu ) cuộn hút cho tới khi tiếp điểm của nó chuyển trạng thái
.
*.Ký hiệu rơle thời gian trên sơ đồ :
+ Cuộn hút: Ký hiệu giống như các loại Rơle, Công tắc tơ
+ Tiếp điểm của rơle thời gian: có bốn loại cơ bản và được ký hiệu như sau:



Chú ý: Hiện nay trên thị trường chúng ta thường gặp loại Rơle thời gian có 2 cặp tiếp
điểm thời gian là thường mở đóng chậm và thường đóng mở chậm, 2 cặp kia ít
dùng hơn
1.2.3. Rơ le nhiệt
Về cấu tạo rơle nhiệt gồm ba bộ phận chính. Bộ phận thứ nhất là một sợi đốt
,dòng làm việc cũng như dòng qua tải đều đi qua sợi đốt này , nó có nhiệm vụ phát ra
nhiệt (tỉ lệ với dòng điện qua nó ). Do vậy nó được mắc nối tiếp với tải. Bộ phận thứ
hai là một thanh lưỡng kim nhận nhiệt từ sợi đốt, bộ phận thứ ba là các tiếp điểm
thường kín.
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
5
Tiếp điểm thường đóng, đóng chậm
Tiếp điểm thường mở, đóng chậm
Tiếp điểm thường đóng, mở chậm

Tiếp điểm thường mở, mở chậm
Khi dòng làm việc là định mức, nhiệt do sợi đốt phát ra chưa đủ để tác động tới
thanh lưỡng kim. Khi xãy ra quá tải, nhiệt độ tăng đủ lớn đẩy cho thanh lưỡng kim
cong về phía thanh có điện . Tiếp điểm của rơle nhiệt thường là loại không tự phục hồi
được .
Chú ý:
Tiếp điểm của rơle nhiệt thường là loại không tự phục hồi được .

*. Ký hiệu rơle nhiệt trên sơ đồ:
- Sợi đốt(hoặc thanh nhiệt) :


- Tiếp điểm:
1.3. MỘT SỐ THIẾT BỊ KHÁC:
1.3.1. Máy biến áp
Là loại máy điện tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để
biến đổi điện áp xoay chiều trong mạch điện nhưng vẫn giữ nguyên tần số.
+ Ký hiệu máy biến áp trên sơ đồ:
- Máy biến áp một pha:



- Máy biến áp 3 pha:


Chú ý: Sơ cấp và thứ cấp có thể đấu sao hoặc tam giác tuỳ từng trường hợp
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
6
R

nh
U
1
U
2
R
nh
1.3.2. Động cơ điện một chiều
Dựa vào kiểu cấp nguồn cho dây quấn kích từ (dây quấn kích thích) có thể có
các loại động cơ một chiều sau:
- Động cơ một chiều kích từ độc lập:
- Động cơ một chiều kích từ song song:
- Động cơ một chiều kích từ nối tiếp:


- Động cơ 1 chiều kích từ hổn hợp


1.3.3. Động cơ địên không đồng bộ 3 pha
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
7
Đ
+ -
U
ư

CKT
I
kt

I
ư
Đ
+ CKT
-
Đ
+
U
ư

CKT
U
kt
-
+
-
Đ
+
C
kt
CKT
-
Có 2 loại cơ bản
- Động cơ điện không đồng bộ 3 pha rôto lòng sóc

- Động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto dây quấn


1.3.4. Động cơ điện đồng bộ
Về mặt cấu tạo, phía stato giống như của động cơ không đồng bộ phia roto

được quấn dây.




NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
8
ĐK
ĐK
ĐB
+
-
BI 2
MT S S C TRONG H THNG
IU KHIN T NG TRUYN NG IN
2.1. S c ngn mch
2.1.1. nh ngha
- S c ngn mch l hin tng khộp kớn mch m khụng cú ti lm cho dũng
in trong mch tng cao phỏ hng h thng in.
- Nguyờn nhõn phỏ hng: dũng in ln, tc dũng tng.
2.1.2 Cỏc trng hp ngn mch
- Ngn mch mt pha: l trng hp ngn mch pha la vi pha ngui
- Ngn mch hai pha: l mng in cú hai pha la b ngn mch vi nhau.
- Ngn mch ba pha: l trng hp mng 3 pha la b ngn mch vi nhau.
2.1.3. Bo v s c ngn mch.
Dựng cu chỡ, Aptomỏt, Rle dũng cc i.
- Dựng cu chỡ:
Bo v ngn mch cho ng c 3 pha.
Tớnh toỏn cho cu chỡ:

I
dc
= K
mm
.

dm
I
Trong ú: K
mm
l h s m mỏy
l h s mang ti
+ u im: n gin, r tin
+ Nhc im: Khi s dng cú s c xy ra phi thay dõy chy
Nguyễn Đăng Toàn Bài giảng môn điều khiển
lôgíc
9
CD
CC
CC
Ư
CC
Rf
CKT
AT
- Dùng Aptomát:
+ Ưu điểm: sau khi sự cố xảy ra thì ta chỉ chữa rồi phục hồi lại Aptomát
+ Nhược điểm: Giá thành cao, cấu tạo phức tạp.
2.2 Sự cố quá tải
2.2.1 Sự cố quá tải dài hạn

- Định nghĩa: sự cố quá tải dài hạn là hiện tượng dòng điện làm việc tăng bằng
1,2 ÷ 1,4 dòng định mức và tồn tại trong khoảng thời gian dài làm hỏng thiết bị về mặt
nhiệt.
- Bảo vệ sự cố quá tải dài hạn:
Dùng Rơle nhiệt
Sơ đồ bảo vệ quá tải dành cho động cơ không đồng bộ ba pha
- Cơ chế bảo vệ:
Giả sử xảy ra sự cố quá tải dài hạn dòng điện của động cơ tăng, mà dòng điện
đó qua sợi đốt của Rơle nhiệt, sợi đốt đó sẽ phát ra một nhiệt lượng làm cho thanh kim
loại bị biến dạng và tác động vào lẫy cơ khí để mở tiếp điểm của Rơle nhiệt làm cho
thanh kim loại bị biến dạng và tác động vào lẫy cơ khí để mở tiếp điểm của Rơle nhiệt
(tiếp điểm 1RN hoặc 2RN mở). Do đó cuộn hút K mất điện làm các tiếp điểm K mở cắt
động cơ ra khỏi nguồn.
- Nguyên nhân:
+ Động cơ làm việc quá định mức do mang tải nhiều hơn định mức
+ Do ma sát trong động cơ
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
10
D 1RN 2RN
K
CC CC
K
CC
CD
1RN 2RN
M
+ Do về mặt cơ khí
+ Do bị mất một pha ở động cơ không đồng bộ ba pha.
Đối với động cơ điện một chiều chỉ cần một sợi đốt.

2.2.2. Sự cố ngắn tải ngắn hạn
- Định nghĩa: Quá tải ngắn hạn là hiện tượng dòng điện làm việc của động cơ
bằng 2 ÷ 3 dòng định mức và tồn tại trong khoảng thời gian ngắn gây hư hỏng về mặt
cơ khí do tốc độ tăng của dòng quá lớn.
- Bảo vệ sự cố quá tải ngắn hạn: Dùng Rơle dòng cực đại. Khi ta cho dòng làm
việc đi qua Rm nếu I
lv
≤ I
hút
của Rm thì tiếp điểm đóng còn I
lv
≥ I
hút
=> tiếp điểm mở.
Sơ đồ bảo vệ quá tải ngắn hạn cho động cơ không đồng bộ ba pha
(cả bảo vệ ngắn mạch, quá tải dài hạn)
- Cơ chế bảo vệ:
Giả sử xảy ra sự cố quá tải ngắn hạn nên dòng làm việc bằng 2 ÷ 3 dòng định
mức hay I
h
của RM do đó tiếp điểm 1RM hoặc 2RM mở ra làm cho cuộn hút của K
mất điện và tiếp điểm K mở ra cắt động cơ ra khỏi lưới điện.
- Nguyên nhân: do cơ khí, trục động cơ bị nghẹt, vòng dây bị chập trong động
cơ.
Chú ý: Trong các truyền động điện mà động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn hoặc ngắn
hạn lặp lại thì không cần bảo vệ quá tải ngắn hạn.
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
11
CD

RM
K
1RN
2RN
K
CCCC
K
2RN1RNDM 1RM 2RM
BÀI 3
XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THEO NGUYÊN TẮC THỜI
GIAN
3.1. Nội dung nguyên tắc
Khi xây dựng sơ đồ điều khiển tự động các chế độ làm việc của động cơ nếu
chúng ta lấy tín hiệu thời gian làm tín hiệu điều khiển thì gọi là nguyên tắc thời gian.
Phần tử để thực hiện nhận biết tín hiệu thời gian là rơle thời gian.
3.2 Một số ví dụ
VD1: Thiết kế mạch điều khiển khởi động động cơ 1 chiều kích từ độc lập qua
2 cấp điện trở phụ theo nguyên tắc thời gian.
Thuyết minh hoạt động.
Sau khi cấp điện vào mạch động lực và mạch điều khiển: → 1R
th
có điện, mở
ngay tiếp điểm 1 Rth(9 - 11). Bây giờ để khởi động động cơ ta ấn nút mở máy M (3 -
5) → cuộn hút công tắc tơ Đg có điện, đóng tiếp điểm Đg trên mạch động lực, phần
cứng động cơ được cấp điện từ lưới qua 2 điện trở phụ R
f1
, R
f2
→ dòng điện qua các
điện trở này có trị số lớn sẽ gây sụt áp trên chúng, sụt áp trên R

f1
vượt quá ngưỡng điện
áp hút của 2R
th
, nó sẽ hoạt động mở tiếp điểm 2R
th
(11 - 13) do vậy đảm bảo cho 1G và
2G không có điện trong giai đoạn đầu của quá trình khởi động. Cùng với thời điểm
này tiếp điểm Đg (1 – 7) mở ra → 1R
th
mất điện.
Sau khoảng thời gian duy trì của 1R
th
(thời gian trễ), tiếp điểm 1R
th
(9 -11) đóng
lại, lúc này cuộn hút công tắc tơ 1G có điện sẽ đóng tiếp điểm 1G trên mạch động lực
loại bỏ R
f1
đồng thời làm cho rơle thời gian 2R
th
mất điện (do điện trở R
f2
bị nối ngắn
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
12
CKT
R
f1

R
f2
Đg
2R
th
1G2G
Đg
Đg
Đg
Đg
1R
th
1G
2G
1R
th
2R
th
Đ
+
1
3 5
2
7
9 11
13
mạch) sau 1 thời gian trễ 2R
th
(11-13) đóng lại và cuộn hút 2G có điện đóng tiếp điểm
2G trên mạch lực loại bỏ nốt R

f1
. Động cơ chuyển sang quá trình làm việc ổn định.
Chú ý: + Tiếp điểm Đg( 3 - 5) làm nhiệm vụ duy trì.
+ Nút ấn D dùng để dừng máy.
+ Tiếp điểm Đg (1 -9 ) nâng cao độ tin cậy
+ 1R
th
và 2R
th
là 2 phần tử điều khiển.
+ 1G và 2 G là 2 phần tử chấp hành.
VD2: Mạch khởi động động cơ 1 chiều qua 2 cấp điện trở phụ khi dừng có hãm
động năng theo nguyên tắc tính thời gian.
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
13
1G
2G
R
f1
R
f2
R
H
H
Đ
CKT
M
D
3

5
Đg
Đg
1R
th
2R
th
1R
th
2R
th
1G
2G
7
9
Đg
3R
th
Đg
15
3R
th
13
H
H
11
1
2
-
+

Thuyết minh
Quá trình mở máy: Ấn nút M do đó cuộn hút Đg có điện → đóng tiếp điểm
mạch lực cấp điện cho phần ứng động cơ. Đồng thời đóng tiếp điểm Đg (3 – 5) để duy
trì cho chính nó và mở tiếp điểm Đg (13 -15) để khống chế cuộn H. Khi cuộn Đg làm
việc thì cuộn hút 1R
th
, 2R
th
có điện ngay, vì tiếp điểm 1Rth (5 – 7), 2Rth ( 5 - 9) chưa
đóng lại ngay, do đó cuộn hút 1G, 2G không có điện → R
f1
, R
f2
được đưa vào quá
trình giảm dòng khởi động.
Sau một thời gian chỉnh định tiếp điểm 1R
th
(5 - 7) đóng lại cuộn 1G có điện đóng tiếp
điểm 1G loại bỏ R
f1
, tiếp theo tiếp điểm 2R
th
(5 -9) đóng lại tiếp điểm 2G đóng lại loại bỏ R
f2
.
Kết thúc quá trình mở máy động cơ làm việc ổn định.
Khi muốn dừng ta ấn nút D (1 - 3) → Đg mất điện, mở tiếp điểm Đg trên mạch lực
để cắt phần cứng động cơ khỏi lưới điện. Khi đó cuộn hút 3Rth có điện ngay nhưng tiếp
điểm 3R
th

(11 - 13) chưa mở ngay do đó cuộn H có điện đóng tiếp điểm H trên mạch lực
đưa R
H
tham gia vào quá trình hãm . Sau một thời gian chỉnh định 3R
th
(11 - 13) mở ra và
cuộn H mất điện mở tiếp điểm H(1 - 11) loại bỏ cuộn 3R
th
, H ra khỏi lưới điện và kết
thúc quá trình hãm động năng.
Các phần tử:
+ Phần tử điều khiển Rơle thời gian 1R
th
, 2R
th
, 3R
th
.
+ Phần tử chấp hành: Công tắc tơ Dg, 1G, 2G, H .
+ Tiếp điểm Đg (3 - 5) tiếp điểm duy trì.
3.3.bài tập
Bài 1: Thiết kế mạch điều khiển động cơ trong máy giặt theo trình tự như sau: Quay
thuận 30 giây, nghỉ 5 giây, quay thuận 30 giây rồi lặp đi lặp lại quá trình trong thời
gian 5 phút.
Bài 2: Thiết kế mạch điều khiển đèn giao thông tại một ngã tư
Bài 3: Thiết kế mạch khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập có đảo chiều quay,
có 1 cấp điện trở khởi động, dừng máy, đảo chiều có hãm động năng được điều khiển
theo nguyên tắc thời gian.
Bài 4: Thiết kế mạch điều khiển khởi động sao tam giác cho động cơ không động bộ
xoay chiều ba pha

NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
14
BÀI 4
XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THEO NGUYÊN TẮC TỐC ĐỘ
4.1. Nội dung của nguyên tắc.
Tín hiệu tốc độ của động cơ cũng là đại lượng xác định các trạng thái của động
cơ do vậy người ta có thể lấy tín hiệu tốc độ để làm tín hiệu điều khiển khi xây dựng sơ
đồ điều khiển các chế độ làm việc.
Để thực hiện theo nguyên tắc tốc độ người ta dùng các thiết bị đo tốc độ. Có 2
phương pháp đo.
• Đo trực tiếp: Người ta dung Rơle tốc độ, rơle này nối cứng trục với động cơmà
ta cần điều khiển. Thực chất rơle này khó chế tạo và đắt tiền mà chủ yếu ta đo
gián tiếp tốc độ
• Đo gián tiếp : Động cơ một chiều thì dùng Rơle hoặc công tắc tơ nối song song
với mậch phần ứng động cơ. Đối với động cơ xoay chiều rôto dây quấn, người
ta dùng Rơle nối ở 2 pha của rôto
4.2 – Một số ví dụ ứng dụng.
VD1: Sơ đồ khởi động động cơ 1 chiều qua 3 cấp R
f
theo nguyên tắc tốc
độ.
THUYẾT MINH.
Khi khởi ấn nút M cuộn hút Đg có điện các tiếp điểm Đg đóng lại cấp điện cho
động cơ bắt đầu quá trình khởi động. Vì ban đầu tốc độ động cơ nhỏ, do đó 1G, 2G, 3G
vẫn ở trạng thái mở nên cả 3 điện trở phụ đều được đưa vào hạn chế dòng khởi động.
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
15
3G

1G
2G
3G
2G 1G
Đ
Đg
Đg
M
D
3
5
7
Đg
1
9 11
2
CKT
+
-
R
f3
R
f2
R
f1
Khi tốc độ động cơ tăng lên n, n ≥ n
1
thì điện áp trên phần ứng đạt tới điện áp
hút của cuộn 1G (U
ư

= U
Ghút
) do đó 1G làm việc và tiếp điểm 1G đóng lại loại bỏ R
f3
.
Khi tốc độ tiếp tục tăng đến n ≥ n
2
>n
1
khi đó 2G làm việc và tiếp điểm 2G đóng
lại loại bỏ tiếp R
f2
.
Khi tốc độ tiếp tuc tăng đến (n ≥ n
3
>n
2
) thì cuộn hút 3G làm việc tiếp điểm 3G
đóng lại loại bỏ nốt R
f1
. Kết thúc quá trình khởi động.
Chọn cuộn hút 1G, 2G, 3G sao cho.
U
hút1G
= U
1
U
hút2G
= U
2

U
hút3G
= U
3
VD2: Mạch khởi động động cơ 1 chiều tính từ độc lập qua 1 cấp điện trở phụ
hạn chế dòng phần cứng và hãm động năng để dừng máy theo nguyên tắc tốc độ.
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
16
G
Đ
R
f
Đg
H
Đg
RH
RH
R
h
H
Đg
Đg
CKT
+ -
G
M
D
THUYẾT MINH
Sau khi ấn nút mở máy M, công tắc tơ Đg có điện đóng tiếp điểm Đg thường

mở trên mạch động lực nối phần ứng động cơ vào lưới qua điện trở phụ hạn chế R
f
.
Khi tốc độ động cơ đạt n
1
thì công tắc tơ G tác động đóng tiếp điểm G trên mạch động
lực ngắn mạch điện trở R
f
kết thúc quá trình khởi động
Muốn dừng nhanh động cơ bằng phương pháp hãm động cơ, ta ấn nút dừng
máy D, lúc này công tắc tơ Đg mất điện, phần ứng động cơ bị cắt khỏi lưới, do tiếp
điểm Đg thường đóng trên mạch động lực đóng lại nên cuộn hút rơle hãm RH có điện
đóng tiếp điểm RH trên mạch điều khiển lại khiến H có điện, tiếp điểm H trên mạch
động lực đóng lại khép mạch phần ứng qua điện trở hãm R
h
bắt đầu quá trình hãm động
năng cho đến khi tốc độ động cơ giảm xuống đủ nhỏ, rơle hãm RH nhả ra đưa mạch về
trạng thái ban đầu, động cơ được hãm tự do cho đến khi dừng hẳn.
4.3.Bài tập
Bài 1: Thiết kế mạch khởi động động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều
quay, có 1 cấp điện trở khởi động, dừng máy, đảo chiều có hãm động năng được điều
khiển theo nguyên tắc tốc độ.

Bài 2: Thiết kế mạch điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập thực hiện 2 chức
năng sau
• Khởi động qua 3 cấp điện trở phụ theo nguyên tắc thời gian
• Hãm Động năng theo nguyên tắc tốc độ
Bài 3: Thiết kế mạch điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập thực hiện 2 chức
năng sau
• Khởi động qua 2 cấp điện trở phụ theo nguyên tắc tốc độ

• Hãm động năng theo nguyên tắc thời gian
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
17
BÀI 5
XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THEO NGUYÊN TẮC DÒNG
ĐIỆN
5.1. Nội dung nguyên tắc
- Dòng điện của động cơ cũng phản ánh các chế độ làm việc của động cơ.
Chẳng hạn: Chế độ điều khiển dòng khởi động, chế độ có tải, chế độ không tải hoặc
chế độ hãm.
Do vậy có thể lấy tín hiệu dòng điện vào động cơ làm tín hiệu điều khiển để xây
dựng mạch điều khiển các chế độ làm việc của động cơ.
Phần tử thực hiện: Rơle dòng điện hoặc các phân tử thực hiện dòng điện khác.
5.2.Ví dụ :
Sơ đồ động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp theo nguyên tắc dòng.
I
hút
> I
đm
I
nhả
= I
đm
Chọn thời gian t
k
> t
RI
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc

18
Đ
CKT
G
R
f
G
R
K
R
I
Đg
Đg
G
R
I
R
K
D
M
Đg
THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ
Khi ấn M thì Đg có điện, các tiếp điểm Đg đóng cung cấp điện cho động cơ.
Vì I làm việc của động lớn do đó R
I
và R
K
làm việc, nhưng chọn thời gian hút R
K
>

thời gian hút của R
I
do đó tiếp điểm R
I
mở ra trước khi R
K
đóng vào do đó cuộn G sẽ
không có điện, nên tiếp điểm G vẫn mở, điện trở phụ được đưa vào giảm dòng khởi
động.
Khi dòng điện của động cơ giảm bằng dòng điện định mức thì cuộn R
I
ngừng
hút, tiếp điểm R
I
đóng lại cấp điện cho cuộn hút G tiếp điểm G đóng lại và loại bỏ điện
trở phụ ra, kết thúc giai đoạn khởi động.
5.3.Bài tập
Thiết kế mạch điều khiển khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập có đảo
chiều, có một cấp điện trở khởi động, dừng máy có hãm động năng, khởi động được
điều khiển theo nguyên tắc dòng điện, quá trình hãm được điều khiển theo nguyên tắc
tốc độ
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
19
IV. Các nguyên tắc điều khiển khác
Khi xây dựng mạch điều khiển các chế độ làm việc của động cơ, người ta có thể
căn cứ vào các đại lượng đo lường ρ, M,
,F
t
o

, ánh sáng
- Nguyên tắc lập trình: Điều khiển đối tượng chạy tới một hành trình nào đó để
điều khiển được dùng cảm biến vị trí (công tắc hành trình,quang điện )
Ví dụ:
Đảo chiều quay của động cơ theo nguyên tắc hành trình dùng động cơ 1 chiều.
Sơ đồ nguyên lý:
Thuyết minh nguyên lý:
Giả sử lúc đầu ta cho quay ngược thì ấn M, lập tức cuộn N có điện, cuộn N đóng
tiếp điểm N ở mạch động lực làm cho động cơ quay theo chiều ngược.
Khi động cơ quay kéo M sang trái va vào cảm ứng KHA lập tức cuộn N mất
điện. Khi mất điện N đóng tiếp điểm thường đóng nối mạch cho cuộn T. Lập tức cuộn
N có điện.
Khi T có điện mở tiếp điểm thường T khoá cuộn N đồng thời đóng tiếp điểm T,
ở mạch động lực làm cho động cơ quay theo chiều thuận và kéo M sang phải.
Sau khi M sang phải va vào cảm ứng KHB thì cuộn T mất điện và cuộn N có
điện.
Quá trình này cứ tồn tại như vậy.
Muốn ngừng: ấn nút D tất cả các cuộn T, N đều mất điện và các tiếp điểm đều
mở ra ngắt điện cho động cơ, động cơ ngừng quay.
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
20
Phần II
1. Hệ thống điều khiển động cơ 1 chiều công suất nhỏ theo kiểu rung
Sơ đồ hệ thống được trình bày trên hình 3 . 1
Hệ thống này có chức năng bản sau:
+ khởi động qua một cấp điện trở phụ r
f
trong mạch phần ứng (từ không đến tốc độ cơ
bản) sử dụng nguyên tắc tốc độ như rơ le gia tốc RG

+ Sau khi đạt tốc độ cơ bản (tốc độ danh định ) , từ thông của động cơ sẽ tự động giảm
xuống để nâng tốc độ của động cơ lên lớn hơn tốc độ cơ bản ,dòng điện phần ứng sẽ
được giữ trong giới hạn chon phép nhờ sự điều khiển theo nguyên tắc rung bằng rơ le
dòng điện RT (qua trình hút nhả RT để làm giảm từ thông một cách đột ngột)
+ Khi dừng máy có hãm động năng qua 2 giai đoạn:
1.Hãm động năng với dòng kích từ nhỏ
2 .Hãm động năng với dòng kích từ định mức











NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
21
1
r
FĐ
Đ
RG
RT
r
KT
Ckt

Đg
Đg
D
M
RG
r
H
Đg
RG
r
f
RT
+ -
Đg
3
5
6
4
8
7
9
2
Nguyên lý làm việc của sơ đồ như sau:
Sau khi đóng cầu dao CD , dòng điện kíck từ qua cuận Ckt của động cơ có trị số danh
định nhờ tiếp điểm RG (2-8) đang kín để mở máy , ấn nút ấn mở máy M(7-9), cuận dây
của công tác tơ Đg có điện , phần ứng của động cơ được nối vào nguần qua điện trở
phụ r
f
, động cơ bắt đầu khởi động . Dòng khởi đông chạy qua cuận dây RT làm cho
tiếp điểm (2-8) đóng lại , cùng với RG (2-8) nối tắt điện trở kíck từ r

KT
một cách chắc
chắn khi tốc độ động cơ đạt ω
1
, cuận dây của rơ le RG nhận được điện áp bằng giá trị
chỉnh định , nó sẽ tác động làm đóng tiếp điểm RG(4-6)ngắn mạch điện trở phụ r
f
,
động cơ chuyển sang khởi động trên đường đặc tính tự nhiên (do dòng kích từ vẫn
đang có giá trị danh định nhờ RT (2-8)vẫn đóng) . Tốc độ động cơ tiếp tục tăng , dòng
điện phần ứng giảm dần đến trị số nhả của RT , rơ le RT nhả ra làm mở tiếp điểm
RT(2-8) bắt đầu quá trình giảm từ thông của động cơ . khi phần điện trở r
KT
được đưa
vào mạch kích từ , do quán tính điện từ nên từ thông sẽ giảm dần dần làm cho dòng
điện phần ứng cũng tăng dần cùng với sự tăng của tốc độ . Khi dòng điện phần ứng đạt
tới trị số hút của rơ le RT , rơ le RT tác động đóng tiếp điểm RT(2-8) mach điện trở
kích từ lại bị ngắn mạch, từ thông động cơ lại được tăng dần làm cho dòngđiện phần
ứng lại giảm xuống .
Trong quá trình thay đổi của từ thông và dòng điện phần ứng , tốc độ động cơ vẫn
tăng mô men động của hệ thống vẫn lớn hơn mô men cản . sau một số lần đóng mở của
tiếp điểm RT(2-8) , tốc độ tăng cao xấp xỉ băng tốc độ đã đặt , dòng điện phần ứng
không tăng đến trị số hút của RT nữa , điện trở r
KT
được cố định trong mạch kíck từ ,
hệ thống sẽ làm việc ổn định với dòng kích từ nhỏ hơn dòng kích từ danh định tương
ứng với tốc độ yêu cầu cao hơn tốc độ danh định
Như vậy nhờ có việc điều khiển theo nguyên tắc rung dòng điện mà dòng điện phần
ứng của động cơ được giữ không vượt quá trị số cho phép trong quá trình tăng tốc độ
của động cơ lên trên tốc độ cơ bản .

Muốn dừng động cơ, nhần nút ấn dừng máy D (1-7) , Đg mất điện làm mở tiếp điểm
Đg(1-3) , Đóng tiếp điểm Đg(3-5) động cơ sẽ được hãm động năng với từ thông nhỏ
nhất do toàn bộ điện trở r
KT
được đưa vào mạch kích từ .
Khi tốc độ giảm nhỏ hơn ω
1 ,
RG nhả ra lam đóng tiếp điểm RG(2-8) , từ thông
động cơ tăng lên để tăng cường mô men hãm ở giai đoạn cuối khi dòng điện hãm đã
giảm nhỏ
+ r
FĐ
là điện trở phóng điện , có tác dụng dập sức điện động do cuận kích từ phóng
ra khi dừng động cơ cũng như khi tăng giảm từ thông
2. Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ công suất nhỏ dùng rơ le tốc độ để
hãm ngược dừng máy nhanh.
Sơ đồ được trình bày trên hình 3.2 trong đó phần tử sử dụng để kiểm tra tốc độ là
rơ le tốc độ RKT . Khi động cơ quay theo chiều thuận , tiếp điểm động 11 của rơ le
RKT sẽ đóng sang tiếp điểm tĩnh 15 , khi động cơ quay ngược, 11 lại đóng sang tiếp
điểm 7.


NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
22




NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn

l«gÝc
23
ĐK
Đ
K
T
Rnh
RKT
CD
1cc
Rtr
Mn
Mt
Rtr
N
N
N
N
T
T
T
T
Rtr
Rtr
D
11
3
N
1
5

7
9
13
15
17
19
21
Rnh
8
4
2
2cc
Hoạt động của sơ đồ:
Sau khi đóng cầu dao CD , để mở máy thuận ta nhấn Mt(5-7) lúc này công tác tơ T có
điện đóng 3 tiếp điểm T trên mạch động lực nối dây quấn stato vào lưới theo thứ tự
thuận , động cơ quay theo chiều thuận , tiếp điểm động 11 của rơ le RKT sẽ đóng sang
tiếp điểm tĩnh 15 chuẩn bị cho quá trình hãm ngược .
Muốn đảo chiều quay ấn nút mở máy Mn (3-5) , cuận hút công tác tơ T mất điện
mở 3 tiếp điểm T trên mạch động lực , tiếp điểm T(15-17) đóng lại sẽ cấp điện cho
cuận hút công tác tơ N đóng 3 tiếp điểm N trên mạch động lực nối dây quấn stato vào
lưới theo thứ tự ngược , động cơ quay ngược
Giả sử động cơ quay thuận , khi đó tiếp điểm RKT(11-15) kín , muốn dừng nhanh
động cơ ta ấn D lúc này rơ le trung gian Rtr có điện , tiếp điểm Rtr(1-3) mở ra sẽ cắt
điện cuận hút T ,Rtr (1-11) đóng lại cấp điện cho cuận hút công tác tơ N cùng với tiếp
điểm RKT(11-15) , động cơ được hãm ngược , tốc độ giảm xuống nhanh làm cho
RKT nhả ra( 11 không được nối với 15) cuận hút công tác tơ N mất điện kết thúc quá
trình hãm ngược mạch trở lại trạng thái ban đầu .
+Rnh bảo vệ quá tải dài hạn
+cầu chì 1CC và 2CC bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển
3. Sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ làm việc với tần số đóng mở cao

Khi tần số đóng ngắt cao( chẳng hạn trong chế độ ngắn hạn lặp lại) cần phải sử
dụng khí cụ điện đóng cắt một chiều vì đặc điểm của rơ le ,công tác tơ 1 chiều là có tần
số đóng cắt cho phép lớn,làm việc chắc chắn và an toàn. Tuy vậy , công tác tơ 1 chiều
thường có ít tiếp điểm ( đa số chỉ có một tiếp điểm chính ) nên ta phải tăng số tiếp điểm
công tác tơ lên.
Sơ đồ điều khiển động cơ điện không đồng bộ bằng khí cụ điện 1 chiều được trình
bày trên hình 3.3. trên sơ đồ này ,các rơ le dòng điện cực đại 1RM , 2RM , có tiếp điểm
tự phục rồi dùng để bảo vệ quá tải ngắn hạn cho chế độ ngắn hạn lặp lại . dòng điện hút
của rơ le này phải được chỉnh định nhỏ hơn dòng điện làm việc hai pha và dòng khởi
động
I
h
< I
2fa
< I
kđ
. do đó khi khởi động 1RM(5-7) mở . để đảm bảo khởi động ,ta dùng rơ le
thời gian Rth để phân mạch . Rơ le dòng điện 3RM có tiếp điểm không tự phục hồi
được sử dụng để bảo vệ ngắn mạch
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ được tóm tắt như sau:
ở trạng thái ban đầu , đặt khí cụ ở vị trí “0” , sau khi đóng cầu dao 1CD và 2CD , các
rơ le RA và Rth có điện đóng các tiếp điểm thường mở của chúng.
Để khởi động thuận quay tay gạt bộ khống chế KC về phía phải KC1 và KC2 kín
làm cho Đg,1T , 2T có điện động cơ được đóng vào lưới theo thứ tự pha quay thuận
,lúc này 1RM( 5-13) cắt điện Rth ,vì Rth( 5-9) mở chậm nên RA vẫn được duy trì . thời
gian này được chỉnh định lớn hơn một chút so với thời gian khởi động.
Khi đảo chiều quay từ thuận sang ngược, ta quay tay ngạt của bộ khống chế từ phải
sang trái . Khi đi quavị trí “0” rơ le Rth có điện đóng tiếp điểm Rth( 5-9) và Rth( 2-4)
để chuẩn bị khởi động ngược . Lúc này công tác tơ H cũng mất điện nên phanh hãm
FH sẽ giữ trục động cơ lại làm cho tốc độ giảm nhanh xuống giá trị bằng không . Khi

NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
24
tay gạt đã chuyển sang bên trái , các công tác tơ 1N , 2N , có điện ,phanh hãm FH
cũng nhả ra và động cơ bắt đầu quay ngược .
Hai tiếp điểm RA(1-3)và RA( 3-5) mắc nối tiếp nhau để nâng cao độ an toàn.

(

(

4 . Sơ đồ điều khiển động cơ 3 fa nhiều cấp tốc độ :
NguyÔn §¨ng Toµn Bµi gi¶ng m«n ®iÒu khiÓn
l«gÝc
25
3RM
Đ
K
Đg
N
T
1RM
2RM
1
2CD
1CD
RA
RA
3
5

1RM
7 2RM
9
3RM
11
RA
Rth
KC
0
1T
13 15
1N
Rth
KC
1
KC
1
KC
2
17
Đg
19
1T,2T
2T
1N,2N
2N
21
4
Rth
1T

1N
H
23
H
H
6
R
8
R
FĐ
CC
FH