Hcmute nghiên cứu và xây dựng bài tập ứng dụng cho valy thí nghiệm truyền động điện cơ bản

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.86 MB, 56 trang )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ÐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ÐIỂM

NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG BÀI TẬP ỨNG DỤNG
CHO VALY THÍ NGHIỆM TRUYỀN ÐỘNG ÐIỆN CƠ BẢN
Mã số : T2014-93

Chủ nhiệm đề tài : GV. TRẦN THANH LAM

S K C0 0 5 4 7 3

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2014

Luan van

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG BÀI TẬP
ỨNG DỤNG CHO VALY THÍ NGHIỆM
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CƠ BẢN

Mã số : T2014-93

Chủ nhiệm đề tài : GV. TRẦN THANH LAM

TP. HCM, Tháng 11 / Năm 2014

Luan van

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ MÁY

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG BÀI TẬP
ỨNG DỤNG CHO VALY THÍ NGHIỆM
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CƠ BẢN
Mã số : T2014-93

Chủ nhiệm đề tài : TRẦN THANH LAM

TP. HCM, Tháng 11 / Năm 2014

Luan van

T2014-93

Danh sách những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài :
1. Chủ trì đề tài : Th.S Trần Thanh Lam

Đơn vị phối hợp chính :
Khoa Cơ Khí Máy – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM

Trang 1

Luan van

T2014-93

MỤC LỤC

Phần I : Mở đầu ................................................................................................................5
Phần II : Nội dung
Chương 1 : Giới thiệu 1 số khí cụ điện ............................................................................7
Chương 2 : Một số mạch điều khiển cơ bản ...................................................................20
Chương 3 : Hướng dẫn thực hành đấu nối các mạch điện trên valy .............................26
Chương 4 : Kết luận và kiến nghị...................................................................................51
Tài liệu tham khảo ..........................................................................................................52

Trang 2

Luan van

T2014-93

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ MÁY
Tp. HCM, Ngày 8 tháng 11 năm 2014

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung :
-

Tên đề tài : “NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG BÀI TẬP ỨNG DỤNG CHO
VALY THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CƠ BẢN”

-

Mã số : T2014-93;

-

Chủ nhiệm : Trần Thanh Lam

-

Cơ quan chủ trì : Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM

-

Thời gian thực hiện : 8 tháng.

2. Mục tiêu :
Xây dựng các bài tập ứng dụng thực hành cho vali thí nghiệm truyền động điện.
3. Kết quả nghiên cứu:
-

Bài tập ứng dụng trên vali Truyền động điện.

4. Sản phẩm:
-

Các bài tập ứng dụng trên vali Truyền động điện.

5. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
-

Phòng TN Trang bị điện - điện tử, Bộ môn Công nghệ chế tạo máy, Khoa Cơ Khí
Máy, trường Đại học SPKT Tp.HCM.
Trưởng Đơn vị
(ký, họ và tên)

Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ và tên)

Trang 3

Luan van

T2014-93

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information:
-

Project

title

:

RESEARCH

AND

DEVELOPMENT

APPLICATION

EXERCISES FOR MODUL ELECTRIC INSTRUMENTS
-

Code number : T2014 – 93 ;

-

Coordinator : Tran Thanh Lam

-

Implementing institution : University of Technical Education HCMC.

-

Duration :

from 3/2014

to 11/2014

2. Objective(s) :
-

Design practical application exercises for electric equipment suitcase.

3. Creativeness and innovativeness :
4. Research results :
-

Exercises System on Experiment Suitcase.

5. Products :
-

Exercises System on Experiment Suitcase.

6. Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability :

-

Laboratory electrical equipment - Machinery Manufacturing Technology

Department - Faculty of Machine Engineering - University of Technology and
Education HCMC.

Trang 4

Luan van

T2014-93

PHẦN I : MỞ ĐẦU
I. Tổng quan tình hình nghiên cứu
1. Ngồi nước :
Hiện nay, nền cơng nghiệp trên thế giới ứng dụng tự động hóa hồn tồn trong
các dây chuyền chế biến, sán xuất. Các nền giáo dục tiên tiến trên thế giới đã liên tục
cho ra đời các modul mơ phỏng tự động hóa phục vụ cơng tác giảng dạy, nghiên cứu,..
có

tính

trực

quan,

tương

tác

và

thân

thiện

với

người

sử

dụng.

Do đó, sinh viên khơng mất q nhiều thời gian có mặt trên lớp hoặc tại phịng thí
nghiệm, xưởng thực hành mà vẫn có thể nắm bắt cặn kẻ về truyền động điện.
2. Trong nước :
Ngành giáo dục của nước ta hiện nay vẫn đang được Nhà Nước chú trọng đầu
tư nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, đáp ứng những thay đồi và nhu cầu của xã hội.
Cụ thể, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM đã áp dụng CDIO vào chương
trình đào tạo. Tuy nhiên, CDIO đòi hỏi sinh viên phải tự học, cụ thể 1 tiết trên lớp thì 4
tiết tự học. Vấn đề khó khăn khi áp dụng CDIO là sinh viên nếu tự học gần như chỉ có
thể tự học các mơn học lý thuyết. Cịn những mơn học chun ngành, mang tính thực
tế, trải nghiệm thực tiễn thì cần phải có thêm nhiều thiết bị mơ phỏng, thực nghiệm,…
đủ đáp ứng. Hiện nay, q trình thí nghiệm mơn Trang Bị Điện – Điện tử có một số
hạn chế như sau :
-

Sinh viên vẫn chưa nắm vững kiến thức về khí cụ điện (do tự học)

-

Hiệu quả giảng dạy thấp.

II. Tính cấp thiết của đề tài :
Là phương tiện phục vụ giảng dạy cho môn học Trang bị điện – điện tử trong
máy cơng nghiệp - phịng Thí nghiệm Trang bị điện – điện tử, Khoa Cơ Khí Máy
nhằm giải quyết khó khăn, cụ thể là nhu cầu tự học của sinh viên ngành CTM Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM với môn Trang Bị Điện – Điện tử trong
Máy Công Nghiệp.
III. Mục tiêu đề tài :
-

Xây dựng các bài tập ứng dụng về khí cụ điện.

Trang 5

Luan van

T2014-93
IV. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :
- Đối tượng nghiên cứu : các loại khí cụ điện thơng dụng
V. Cách tiếp cận - Phương pháp nghiên cứu :
-

Tham khảo tài liệu trong và ngoài nước liên quan đến khí cụ điện.

-

Tham khảo một số bài giảng và bài tập ứng dụng của các mơn học có thực
hành.

VI. Nội dung nghiên cứu :
-

Tìm hiểu tính năng và cấu tạo của các loại khí cụ điện

-

Lựa chọn xây dựng các bài tập ứng dụng khí cụ điện trên valy.

Trang 6

Luan van

T2014-93

PHẦN II : NỘI DUNG
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN
2.2.1 CÁC PHẦN TỬ BẢO VỆ
1.

Cầu chì

a. Khái niệm và ký hiệu
Ký hiệu trong mạch điện :

Cầu chì là phần tử d ng để bảo vệ cho thiết bị điện tránh khỏi sự cố ngắn mạch
( còn gọi là đoản mạch, chập mạch). Cầu chì hoạt động dựa trên nguyên lý nóng chảy
nhờ tác động nhiệt
Bộ phận cơ bản của cầu chì là dây chảy. Dây chảy thường làm bằng các chất có
nhiệt độ nóng chảy thấp. Với mạch có cường độ dịng điện lớn, dây chảy có thể làm
bằng chất có nhiệt độ nóng chảy cao nhưng thiết diện nhỏ thích hợp. Do vậy, dây chảy
thường là dây chì thiết diện trịn hoặc bằng các lá chì, k m, hợp kim chì-thiết, nhơm
hay đồng được dập, cắt th o các hình dạng như trên hình 1

Hình 1
Dây chảy được k p chặt bằng vít vào đế cầu chì. Cầu chì thường có nắp cách
điện để tránh hồ quang bắn tung tó ra xung quanh khi dây chảy đứt.
Để cầu chì bảo vệ được đối tượng cần bảo vệ với một dịng điện nào đó trong
mạch, dây chảy phải chảy đứt trước khi đối tượng bị phá hu . Trị số dòng điện mà dây
chảy bị chảy đứt được gọi là dòng điện giới hạn. R ràng cần có dịng giới hạn lớn hơn
dịng định mức ( Igh >Iđm) để dây chảy không bị đứt khi làm việc với dòng định mức.

Trang 7

Luan van

T2014-93

Thơng thường, đối với dây chảy chì thì :
Dây chảy hợp kim chì thiếc :
Dây chảy đồng:

b. Nguyên lý tác động cắt mạch
Các cầu chì sử dụng trong kỹ thuật có nhiều dạng, kiểu khác nhau nhưng

nguyên lý làm việc hồn tồn giống nhau :
Cầu chì tác động th o nguyên tắc dựa vào hiệu ứng nhiệt của dòng điện. Khi
thiết bị điện hoặc mạng điện phía sau cầu chì bị ngắn mạch hoặc quá tải lớn, dòng điện
chạy qua dây chảy cầu chì s lớn hơn dịng điện định mức làm cho dây chảy bị đốt
nóng chảy, do đó dây chảy bị đứt, cho nên phần lưới điện bị ngắn mạch bị tách ra khỏi
hệ thống.
Hình
được hàn

là cầu chì loại nắp xoáy thường lắp ở các tụ điện. Ống sứ 1 có dây chảy
đầu vào

nắp kim loại . Trong ống chứa đầy cát thạch anh 11 để chống

hồ quang khi dây chảy chảy đứt. Ống 1 được nắp xoáy 4 p vào đế . Một đầu dây
chảy s tì vào tiếp điểm , thơng diện ra vít bắt dây , đầu kia tì vào tiếp điểm 8, thơng
điện ra vít bắt dây

qua r n xốy kim loại. Dây chảy thường được chế tạo s n với các

dòng định mức: , ,1 ,1 , , ,

,4 ,

,1

A . Nắp xoáy 4 có miến mica 1 trong

suốt để quan sát dây chảy có bị n đứt hay khơng vì khi đó cát t ống 1 bắn vào.

Trang 8

Luan van

T2014-93

Hình

c. Một số hình ảnh cầu chì

Các loại cầu chì

Cầu chì tự rơi

Trang 9

Luan van

T2014-93
2. Relay nhiệt
a. Khái niệm
Relay nhiệt là khí cụ d ng để bảo vệ các thiết bị điện (động cơ) khỏi bị q
tải.Rờl nhiệt có dịng điện làm việc tới vài trăm amp , điện áp một chiều tới 44 V và
điện áp xoay chiều tới

V, tần số

H .

b. Nguyên tắc hoạt động
Hình sau trình bày nguyên lý cấu tạo của một rơl nhiệt. Mạch động lực cần
bảo vệ quá tải được mắc nối tiếp với phần tử đốt nóng 1(hình a).

Thanh lư ng kim

bị nung nóng s cong lên. Nếu trong phạm vi nhiệt độ cho

ph p ứng với dịng phụ tải nào đó thì địn xoay

vẫn tì đầu trên vào thanh lư ng kim

và mạch điều khiển làm việc bình thường. Nếu phụ tải( động cơ) bị quá tải, sau một
thời gian bị nung nóng cao hơn, thanh lư ng kim
trên của đòn xoay . Lò xo
đòn xoay

s k o đòn xoay

s cong lên nữa và rời khỏi đầu

ngược chiều kim đồng hồ. Đầu dưới

s quay sang phải và k o th o thanh k o cách điện . Tiếp điểm thường

đóng ( NC ) 4 mở ra, cắt mạch điều khiển và t đó mạch động lực bị cắt ( hình b).

Trang 10

Luan van

T2014-93
c. Một số hình ảnh relay nhiệt

2.2.2 CÁC PHẦN TỬ ĐĨNG CẮT CĨ TIẾP ĐIỂM
1. Cơng tắc
a. Ký hiệu và khái niệm

Ký hiệu trong mạch điện :

Cơng tắc là khí cụ đóng-cắt mạch điện hạ áp bằng tay hoặc tác động cơ khí.
Cơng tắc có loại hở, loại kín, có loại d ng để đóng-cắt trực tiếp mạch chiếu sáng hay
mạch động lực cơng suất nhỏ, có loại chỉ d ng trong mạch điều khiển.

Trang 11

Luan van

T2014-93

b. Nguyên lý hoạt động.
Công tắc rất đa dạng về kiểu, loại nhưng có c ng nguyên lý là đều có các tiếp
điểm động và tiếp điểm t nh. Mạch điện được nối thông khi tiếp điểm động tiếp xúc
với tiếp điểm t nh. Lúc này điện trở ở công tắc rất nhỏ(

). Tiếp xúc càng tốt, điện

trở càng nhỏ. Mạch điện bị cắt khi hai tiếp điểm rời xa nhau. Điện trở ở công tắc lúc
này rất lớn (

) và chính là điện trở khơng khí giữa

tiếp điểm. Hai tiếp điểm càng

xa nhau , điện trở càng lớn. Số tiếp điểm của các loại công tắc c ng khác nhau tu th o
mục đích sữ dụng. Việc đóng, ngắt các tiếp điểm c ng có thể th o các ngun tắc cơ
khí khác nhau: có loại d ng lẫy, có loại d ng lị xo…
c. Cơng tắc hành trình.
Cơng tắc hành trình được lắp đặt tại một vị trí trên hành trình nào đó trong một hệ
TĐĐ để đóng, cắt mạch điều khiển. Nó được d ng để điều khiển TĐĐ th o vị trí hoặc
để bảo vệ, đảm bảo an toàn cho một chuyển động ở cuối hành trình.

Trang 12

Luan van

T2014-93

d. Một số hình ảnh về cơng tắc

Các loại cơng tắc hành trình

Các loại cơng tắc thường
Trang 13

Luan van

T2014-93
2. Nút nhấn
a. Ký hiệu và khái niệm

Ký hiệu :

a. Nút nhấn
thường mở

b. Nút nhấn

c. Nút nhấn

thường đóng

k p

Khái niệm:
-

Nút nhấn (hay nút bấm, nút điều khiển) d ng để đóng - cắt mạch lưới điện
hạ áp.

-

Nút ấn thường được d ng để điều khiển các rờl , công tắc tơ, chuyển đ i
mạch tín hiệu, bảo vệ . . . Ph biến nhất là d ng nút ấn trong mạch điều
khiển động cơ để mở máy, d ng và đảo chiều quay.

-

Nút ấn có kiểu hở và kiểu kín để chống bụi, nước, phòng n . . . và có loại có
cả đ n báo để báo trạng thái của nút ấn .

b. Phân loại

1

1
2

3
Hình a

2

3
Hình b

Hình c

Hình a là nút ấn thường mở. Khi nút bị ấn thì mạch thơng. Khi thơi ấn, lị xo
đ y nút lên và mạch bị cắt. Hình b là nút ấn thường đóng. Nó chỉ cắt mạch khi bi ấn.
Hình c là nút ấn kết hợp cả thường mở và thường đóng (nút ấn k p).

Trang 14

Luan van

T2014-93

c. Một số hình ảnh nút nhấn

Nút dừng khẩn cấp

Nút nhấn thường
3. Contactor
a. Ký hiệu và khái niệm
Ký hiệu:

Khái niệm: Cơng tắc tơ là khí cụ điều khiển t xa d ng để đóng-cắt các mạch động
lực ở lưới điện hạ áp và dịng điện tới vài trăm, vài nghìn amp .Cơng tắc tơ có loại một
chiều và có loại xoay chiều.
b. Cấu tạo
Phần chính của một cơng tắc tơ là cuộn nam châm điện K (Coil) (hình v ) và hệ
thống các tiếp điểm. Khi cuộn K khơng có điện, lò xo LX đ y cần C mở các tiếp điểm
động lực (tiếp điểm chính) a, b, c và tiếp điểm điều khiển 1 (tiếp điểm phụ), đồng thời
Trang 15

Luan van

T2014-93
đóng tiếp điểm điều khiển . Các tiếp điểm 1, a, b, c là các tiếp điểm thường mở (hở
khi K khơng có điện)-NO, tiếp điểm

là tiếp điểm thường đóng ( kín khi K khơng có

điện)-NC. Khi cấp điện cho cuộn K, l i

bị hút , n n lò xo LX và cần C s đóng các

tiếp điểm 1, a, b, c và mở tiếp điểm .
T y th o mục đích sử dụng mà các tiếp điểm được nối vào mạch động lực hay mạch
điều khiển một cách thích hợp.

c. Các yêu cầu kỹ thuật
-

Điện áp định mức: Là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính
phải đóng/cắt, có các cấp 11 V,

V, 44 V một chiều và 1

V,

V, 8 V,

V xoay chiều. Cuộn hút có thề làm việc bình thường ở điện áp trong giới
hạn t 8 % đến 1 % Uđm.
-

Dòng điện định mức Iđm: Là dịng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm
việc gián đoạn-lâu dài, ngh a là ở chế độ này thời gian công tắc tơ ở trạng thái
đóng khơng q 8 giờ. Cơng tắc tơ hạ áp có các cấp dịng thơng dụng : 1 ,
,4 ,

,

,1

,1

,

,

,

,

(A). Nếu đặt cơng tắc tơ trong tủ điện thì

dịng điện định mức phải lấy thấp hơn 1 % vì làm mát k m, khi làm việc dài
hạn thì chọn dịng điện định mức nhỏ hơn nữa.
-

Khả năng cắt và khả năng đóng: Là dịng điện cho ph p đi qua tiếp điểm chính
khi cắt và khi đóng mạch. Ví dụ : công tắc tơ xoay chiều d ng để điều khiển
động cơ khơng đồng bộ ba pha lồng sóc cần có khả năng đóng u cầu dịng
điện bằng ÷ lần Iđm. Khả năng cắt với công tắc tơ xoay chiều phải đạt bội số
khoảng 1 lần dòng điện định mức khi tải cảm.

Trang 16

Luan van

T2014-93
-

Tần số thao tác: Số lần đóng cắt trong một giờ bị hạn chế bởi sự phát nóng của
tiếp điểm chính do hồ quang. Có các cấp :
đến 1.

,1 ,1 ,1 ,

,

, 1.

lần trên một giờ, t y chế độ công tác cuả máy sản xuất mà chọn công

tắc tơ có tần số thao tác khác nhau.
-

Tính n định lực điện động: Cho ph p dòng lớn nhất qua tiếp điểm chính mà
lực điện động gây ra khơng làm tách rời tiếp điểm. Quy định dòng thử lực điện
động gấp 1 lần dịng định mức.

-

Tính n định nhiệt: Cơng tắc tơ có tính n định nhiệt tức là khi có dòng ngắn
mạch chạy qua trong khoảng thời gian cho ph p thì các yiếp điểm khơng bị
nóng chảy hoặc bị hàn dính.

Trang 17

Luan van

T2014-93

d. Một số hình ảnh về contactor

Mơ phỏng hoạt động đóng cắt của contactor

Contactor thực tế
Trang 18

Luan van

T2014-93
4. Relay thời gian (Relay Timer)
a. Cấu tạo
-

Hai chân ,

d ng để cấp nguồn

V AC

cho cuộn dây của rơl .
-

Hai tiếp điểm 1-4 và 1- gọi là tiếp điểm

tức thời, khi cuộn dây chưa được cấp nguồn thì 1
nối với 4, khi cuộn dây có nguồn thì 1-4 bị mở ra
ngay và 1- được nối lại. Đến khi cuộn dây bị mất
nguồn thì 1- mới mở ra, 1-4 nối lại.
-

Rơle thời gian (Timer)

Hai tiếp điểm 8-5 và 8- gọi là tiếp điểm trễ trong đó:

+ 8- gọi là thường đóng mở chậm (TĐMC), khi cuộn dây Tim r (Rờ l thời gian)
chưa có nguồn thì 8 nối với , khi cuộn dây có nguồn 8 vẫn nối với

cho đến khi đúng

thời gian mà chúng ta hiệu chỉnh trên Tim r thì 8- mới mở ra và 8- nối lại.
+ 8- gọi là thường mở đóng chậm (TMĐC) hoạt động ngược lại với TĐMC,
ngh a là khi cuộn dây Tim r chưa có nguồn thì 8- bị mở, khi cuộn dây có nguồn 8-6
vẫn mở. Cho đến lúc đúng thời gian cài đặt thì 8- mới nối lại, và trạng thái này vẫn
duy trì cho đến khi nào cuộn dây Tim r mất nguồn thì 8- bị mở 8- nối lại.
Ngồi loại Tim r này (ON D lay),cịn có loại O

D lay và loại ON/O

D lay.

b. Một số hình ảnh về rờle thời gian

Trang 19

Luan van

T2014-93

CHƯƠNG

: MỘT SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN

3.1 MẠCH KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ
L1
D1

L2
L3

D2
24V/DC

220V/AC

24V/AC
D3

N

F3