Giáo trình chi tiết lắp đặt điều khiển điện công nghiệp

GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
Tên mơ đun: Lắp đặt hệ thống thiết bị điều khiển công nghiệp
Mã mô đun: MĐ 19
Vị trí tính chất của mơ đun:
- Vị trí: Mơ đun lắp đặt hệ thống thiết bị điều khiển công nghiệp là mơđun đóng vai trị
quan trọng trong các mơđun đào tạo nghề. Mơđun này địi hỏi học sinh phải có khả năng tư
duy, kiên trì nắm vững được kiến thức đã học.
- Tính chất: Chương trình mơ đun Lắp đặt hệ thống thiết bị điều khiển cơng nghiệp
mang tính tích hợp.
Mục tiêu của mô đun:
- Về kiến thức:
+ Nêu được công dụng, cấu tạo và nguyên lý làm việc của các khí cụ điện đóng cắt
điều khiển.
+ Phân tích được nguyên lý làm việc và phương pháp lắp đặt các mạch điện.
+ Trình bày được phương pháp kiểm tra, vận hành mach điện.
- Về kỹ năng:
+ Đọc được bản vẽ.
+ Lựa chọn được các khí cụ và thiết bị theo bản vẽ.
+ Lựa chọn các thiết bị, dụng cụ phục vụ cho lắp đặt.
+ Lắp đặt được mạch điện đạt yêu cầu kĩ thuật, mỹ thuật và thời gian.
+ Đo kiểm đánh giá mạch điện khi vận hành.
+ Bố trí các thiết bị hợp lý và khoa học.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Có khả năng làm việc độc lập và phối hợp làm việc theo nhóm;
+ Có tinh thần trách nhiêm và cầu thị trong cơng việc;
+ Rèn luyện tính cẩn thận và chính xác;
+ Đảm bảo an tồn lao động và vệ sinh cơng nghiệp.
Nội dung của mô đun:
BÀI 1: LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 1 PHA
Mục tiêu:
- Nêu được công dụng, ký hiệu, cấu tạo và nguyên lý làm việc của các khí cụ điện đóng

cắt điều khiển.
- Phân tích được nguyên lý làm việc và phương pháp lắp đặt mạch điện.
- Trình bày được phương pháp kiểm tra, vận hành mach điện;
- Lắp được mạch điện đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật và thời gian.
- Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác và khoa học.
Nội dung chính:
1. Khí cụ điện dùng trong mạch điện.
1.1. Nút ấn


1.1.1. Khái niệm, công dụng và phân loại:
* Khái niệm:
- Nút ấn còn gọi là nút điều khiển, là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa các
thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều
khiển tín hiệu liên động bảo vệ v.v...ở mạch điện DC điện áp tới 440V và mạch điện xoay
chiều điện áp đến 500V tần số (50 - 60)Hz.
- Nút ấn được dùng để khởi động, dừng và đảo chiều quay của động cơ điện bằng cách
đóng và ngắt các mạch cuộn dây hút của các công tắc tơ, khởi động từ ở mạch động lực của
động cơ.
- Nút ấn thường được đặt trên những bảng điều khiển, ở tủ điện trên hộp nút ấn.
- Nút nhấn thường được nghiên cứu chế tạo để làm việc trong môi trường không ẩm ướt,
không có hơi hố chất và bụi bẩn.
- Nút ấn có thể bền tới 1.000.000 lần đóng cắt khơng tải, 200.000 lần đóng cắt có
tải.
* Cơng dụng:
Nút nhấn được dùng trong mạch điều khiển, để ra lệnh điều khiển mạch hoạt động. Nút
nhấn thường được lắp ở mặt trước của các tủ điều khiển.
* Phân loại:
- Theo hình dạng bên ngồi người ta chia nút nhấn ra làm 4 loại:
+ Loại hở.

+ Loại bảo vệ.
+ Loại bảo vệ chống nước, chống bụi.
+ Loại bảo vệ chống nổ.
- Theo yêu cầu điều khiển người ta chia nút nhấn theo loại:1, 2 và 3 nút.
- Theo kết cấu bên trong nút nhấn có loại có đèn báo và loại khơng có đèn
1.1.2. Cấu tạo
1

2
5

3

4

a. Cấu tạo nút ấn
1. Núm tác động;
2. Hệ thống tiếp điểm;
3. Tiếp điểm thường đóng (NC);
1.1.3. Kí hiệu:

b. Dạng thực tế của nút
4. Tiếp điểm thường mở (NO);
5 . Lò xo phục hồi.


Nút ấn thường mở

Nút ấn thường
đóng

Nút ấn liên động

1.2. Cơng tắc tơ
1.2.1. Cơng dụng:
- Cơng tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa, tự động hoặc bằng tay thơng qua nút
ấn cho mạch có điện áp đến 500V và dịng điện đến 600A.
- Cơng tắc tơ có hai vị trí trạng thái: Đóng – Cắt.
- Cơng tắc tơ kết hợp với rơle nhiệt để khống chế mạch điện xoay chiều.
1.2.2. Phân loại:
Dựa vào kết cấu, nguyên lý truyền động, số cực hay điện áp ta có các cách phân loại khác
nhau.
- Phân loại theo nguyên lý truyền động: + Công tắc tơ kiểu điện từ
+ Công tắc tơ hơi ép
+ Công tắc tơ thủy lực.
- Phân theo số cực:
+ Công tắc tơ 1 cực
+ Công tắc tơ 2 cực
+ Công tắc tơ 3 cực
- Phân loại theo kết cấu
+ Cơng tắc tơ kiểu kín
+ Cơng tắc tơ kiêu hở
+ Công tắc tơ DC
- Phân loại theo điện áp:
+ Công tắc tơ AC.
1.2.3. Cấu tạo nguyên lý làm việc
* Cấu tạo chung:
- Cơ cấu điện từ:
+ Lõi bằng vật liệu sắt từ gồm lõi thép tĩnh và lõi thép động (nắp). Lõi thép tĩnh được gắn
cố định với thân (vỏ) của công tắc tơ. Lõi thép động được gắn với các tiếp điểm. Trên lõi

thép tĩnh được gắn với hai vòng ngắn mạch thường được làm bằng đồng có tác dụng chống
rung khi cơng tắc tơ làm việc ở điện áp xoay chiều.
+ Cuộn hút (cuộn dây điện từ): quấn trên lõi thép tĩnh có điện trở nhỏ so với điện kháng
và nó làm việc được ở điện áp xoay chiều và điện áp một chiều.
- Hệ thống tiếp điểm:
Cơng tắc tơ có tiếp điểm chính, thường mở (tiếp điểm động lực) và các cặp tiếp điểm phụ
(tiếp điểm mạch điều khiển). Mỗi cặp tiếp điểm phụ gồm: tiếp điểm thường đóng và tiếp
điểm thường mở. Hệ thống tiếp điểm gồm hai phần: Đầu tiếp xúc tĩnh và tiếp xúc động
được gắn với lõi thép động qua cơ cấu truyền động.
- Hệ thống dập hồ quang đặt tại đầu tiếp xúc của các tiếp điểm chính.


- Cơ cấu truyền động của công tắc tơ là tay đòn nối giữa tiếp điểm động và lõi thép động,
lò xo hồi vị.

* Nguyên lý làm việc
- Khi cuộn hút của Cơng tắc tơ chưa được cấp điện lị xo (5) đẩy lõi thép động (4) tách ra
khỏi lõi thép tĩnh (7), các cặp tiếp điểm chính (1) và tiếp điểm phụ (3) ở trạng thái mở, cặp
tiếp điểm phụ (2) ở trạng thái đóng. Tiếp điểm 1, 3 gọi là tiếp điểm thường mở.
- Khi có điện áp đặt vào hai đầu cuộn hút, trong cuộn hút có dịng điện sinh ra từ thơng
móc vịng qua hai lõi thép nối kín mạch từ, xét một thời điểm nào đó từ thơng đi qua bề mặt
tiếp xúc cùng chiều nên tạo ra hai thành bề mặt này 2 cực trái dấu N-S tạo thành lực từ hút
nắp về lõi làm tay địn chuyển động, tiếp điểm thường đóng (2) mở ra và tiếp điểm thường
mở (1) và (3) đóng lại.
- Khi cắt nguồn cấp cho cuộn hút khi đó khơng cịn lực từ hút nắp về lõi. Nhờ lị xo hồi vị
(5) đẩy nắp trở về trạng thái ban đầu. Tiếp điểm thường mở (1) và (3) mở ra cịn tiếp điểm
thường đóng (2) đóng lại.
Kết luận: Thơng qua việc đóng cắt mạch điện cho cuộn hút của Cơng tắc tơ mà ta có thể
đóng cắt được hàng loạt các tiếp điểm và có khả năng chịu được dịng điện lớn tức là ta có
thể dùng Cơng tắc tơ để đóng cắt phụ tải 3 pha thay cho Cầu dao và Áptơmát mà việc đóng

cắt rất nhẹ nhàng và đơn giản. Đây chính là đặc điểm nổi bật của Công tắc tơ.
1.2.4. Các thông số kỹ thuật của công tắc tơ.
- Điện áp định mức Uđm:
Là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng/cắt, có các cấp: 110V,
220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều.
Cuộn hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85% đến 105% Uđm.
- Dòng điện định mức Iđm:
Là dòng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn - lâu dài, nghĩa là ở
chế độ này thời gian cơng tắc tơ ở trạng thái đóng khơng lâu q 8 giờ.
Cơng tắc tơ hạ áp có các cấp dịng thơng dụng: 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300,
600A). Nếu đặt công tắc tơ trong tủ điện thì dịng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì


làm mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dòng điện định mức nhỏ hơn nữa.
- Khả năng cắt và khả năng đóng:
Là dịng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính khi cắt và khi đóng mạch.
Ví du:̣ công tắc tơ xoay chiều dùng để điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha lồng sóc
cần có khả năng đóng u cầu dịng điện bằng ( 3 ¸7)Iđm . Khả năng cắt với công tắc tơ
xoay chiều phải đạt bội số khoảng 10 lần dòng điện định mức khi tải cảm.
- Tuổi thọ cơng tắc tơ:
Tính bằng số lần đóng mở (sau số lần đóng mở ấy cơng tắc tơ sẽ không dùng được tiếp
tục nữa, hư hỏng có thể do mất độ bền cơ khí hoặc bền điện).
- Độ bền cơ khí: xác định bởi số lần đóng cắt khơng tải, tuổi thọ cơ khí từ 10 đến 20 triệu
lần.
Cũng như hầu hết các thiết bị điện hạ áp, các chi tiết động của khởi động từ làm việc
khơng có dầu mỡ bơi trơn, tức là làm việc khơ. Do đó phải chọn vật liệu ít bị mịn do ma sát
và khơng bị gỉ. Ngày nay người ta thường dùng kim loại - nhựa có độ bền chịu mịn cao, có
thể bền gấp 200 lần độ mịn giữa kim loại - kim loại.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền chịu mài mòn về cơ của khởi động từ thường là:
+ Kiểu kết cấu (cách bố trí các bộ phận cơ bản).

+ Phụ tải riêng (tỉ tải) ở chỗ có ma sát và va đập.
+ Hệ thống giảm chấn động của nam châm.
Chọn đúng khởi động từ, sử dụng và vận hành đúng chế độ, cũng làm tăng tuổi thọ về cơ.
Đối với các khởi động từ kiểu thông dụng, cần phải đảm bảo:
+ Làm sạch bụi và ẩm nước.
+ Lựa chọn phù hợp với công suất và chế độ làm việc của động cơ.
+ Lắp đặt đúng, ngay ngắn, không để khởi động từ bị rung, kêu đáng kể.
Độ bền chịu mài mòn về cơ khí của khởi động từ có thể đạt tới 10.106 lần thao tác
đóng/cắt.
- Độ bền điện: xác định bởi số lần đóng cắt có tải định mức, cơng tắc tơ hiện nay đạt
khoảng 3 triệu lần.
Độ mòn tiếp điểm về điện lớn nhất khi khởi động từ mở máy động cơ điện khơng đồng
bộ rotor lồng sóc, hồ quang điện sinh ra khi các tiếp điểm động dập vào tiếp điểm tĩnh bị
chấn động bật trở lại. Lúc này dòng điện đi qua khởi động từ bằng 6 - 7 lần dịng điện định
mức, do đó hồ quang điện cũng tương ứng với dịng điện đó.
Kết quả nghiên cứu, thí nghiệm với nhiều kiểu khởi động từ khác nhau cho thấy rằng khi
giảm thời gian chấn động các tiếp điểm, độ bền chịụ mòn của chúng tăng lên rõ rệt. Trong
chế tạo khởi động từ ngày nay người ta thường dùng kết cấu tiếp điểm bắc cầu để giảm bé
thời gian chấn động thứ nhất, đồng thời làm tiếp điểm động có trọng lượng bé và tăng
cường lị xo nén ban đầu lên tiếp điểm. Giảm thời gian chấn động thứ hai bằng cách đặt nệm
lò xo vào lõi thép tĩnh đồng thời với việc nâng cao độ bền chịu mài mịn về cơ của nam
châm điện.
Tình trạng bề mặt làm việc của các tiếp điểm cũng ảnh hưởng rõ rệt đến mức độ mài
mòn. Điều này thường xảy ra trong qúa trình sử dụng và nhất là do chất lượng sửa chữa bảo
dưỡng tiếp điểm. Hiện tượng cong vênh, nghiêng các bề mặt tiếp điểm làm tiếp xúc xấu dẫn


tới giảm nhanh chóng độ bền chịu mịn của tiếp điểm. Để giảm ảnh hưởng của hiện tượng
này, người ta thường chế tạo tiếp điểm động có đường kính bé hơn tiếp điểm tĩnh một chút
và có dạng mặt cầu.

Vật liệu làm tiếp điểm khi dòng điện bé (nhỏ hơn 100A) ở các khởi động từ cỡ nhỏ
thường là làm bằng bột bạc nguyên chất. Còn ở các khởi động từ cỡ lớn (dòng điện lớn hơn
100A) thường làm bằng bột gốm kim loại như hỗn hợp bạc - cađimi ôxít (mã hiệu COK 15) hoặc bạc - niken.
- Tần số thao tác
Số lần đóng cắt trong thời gian một giờ bị hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp điểm chính
do hồ quang. Có các cấp: 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1.200 đến 1.500 lần trên một giờ, tùy
chế độ công tác của máy sản xuất mà chọn cơng tắc tơ có tần số thao tác khác nhau.
- Tính ổn định lực điện động
Cho phép dịng lớn nhất qua tiếp điểm chính mà lực điện động gây ra khơng làm tách rời
tiếp điểm. Quy định dịng thử lực điện động gấp 10 lần dịng định mức.
- Tính ổn định nhiệt
Cơng tắc tơ có tính ổn định nhiệt tức là khi có dịng ngắn mạch chạy qua trong khoảng
thời gian cho phép thì các tiếp điểm khơng bị nóng chảy hoặc bị hàn dính.
1.2.5.Các yêu cầu cơ bản của Công tắc tơ:
- Hệ thống tiếp điểm
Yêu cầu của hệ thống tiếp điểm là phải chịu được độ mài mòn về điện và cơ trong các
chế độ làm việc nặng nề, có tần số thao tác đóng cắt lớn, do vậy điện trở tiếp xúc của tiếp
điểm công tắc tơ Rtx thường là tiếp xúc đường (tiếp điểm hình ngón hoặc kiểu bắc cầu).
- Nguyên lí làm việc của hệ thống dập hồ quang
Ta xét ở đây một vài kết cấu dập hồ quang đang phổ biến:
Thiết bị dập hồ quang trong công tắc tơ một chiều
Trong công tắc tơ một chiều thường dùng phương pháp dập hồ quang bằng từ trường
ngoài. Hệ thống này được chia ra làm ba loại :
+ Hệ thống có cuộn dây dập hồ quang nối nối tiếp (thường được sử dụng do có nhiều ưu
điểm như: chiều thổi từ khơng đổi vì khi dịng điện thay đổi chiều thì chiều từ trường cũng
thay đổi theo. Ngồi ra có sụt áp trên cuộn dây dập hồ quang nhỏ).
+ Hệ thống có cuộn dây dập hồ quang nối song song (loại này ít được dùng do nhiều
nhược điểm như: chiều lực tác dụng vào hồ quang phụ thuộc chiều dòng tải, cách điện cuộn
dập lớn do đấu song song với nguồn, khi sự cố ngắn mạch gây sụt áp thì hiệu quả dập giảm
nhiều).

+Hệ thống dùng nam châm điện vĩnh cửu (về bản chất gần giống cuộn dây mắc song
song nhưng có những ưu điểm sau: không tiêu hao năng lượng để tạo từ trường, giảm được
tổn hao cho cơng tắc tơ, khơng gây phát nóng cho cơng tắc tơ, vì vậy khi dịng điện bé loại
này được sử dụng rộng rãi).
1.2.6. Ký hiệu:


Hoặc

1. Cuộn dây K
2. Tiếp điểm chính K1 , K2 , K3
3. Tiếp điểm phụ K4 , K5 , K6 ,K7
1.3. Rơle nhiệt
1.3.1. Cơng dụng
Rơle nhiệt là loại khí cụ tự động đóng, cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn vì nhiệt của các thanh
kim loại. Trong mạch điện cơng nghiệp nó thường được dùng để bảo vệ quá tải cho các
động cơ điện. Khi đó rơle nhiệt được lắp cùng với côngtắctơ và được gọi là khởi động từ
Cánh tay địn
Tiếp điểm thường đóng
Tiếp điểm thường thường mở
Điều chỉnh vít

Thanh lưỡng kim
Vít bắt dây
Phần tử đốt nóng
Cần gạt

Hình: Cấu tạo Rơ le nhiệt

1.3.2. Cấu tạo
- Thanh lưỡng kim gồm 2 lá kim loại có hệ số dãn nở vì nhiệt khác nhau được gắn chặt
và ép sát vào nhau. Thông thường để bảo vệ phụ tải chỉ cần 2 thanh lưỡng kim.
- Dây đốt nóng (phần tử đốt nóng) làm nhiệm vụ tăng cường nhiệt độ cho thanh lưỡng
kim. Một số rơle dùng phương pháp đốt nóng trực tiếp nên khơng có bộ phận này.
- Cơ cấu đóng ngắt (lẫy tác động) nhận năng lượng trực tiếp từ sự co giãn của thanh
lưỡng kim để đóng, ngắt tiếp điểm. Hầu hết rơle nhiệt dùng trong đều sử dụng cơ cấu này để
cách ly về điện giữa tiếp điểm và thanh lưỡng kim còn một số rơle nhiệt dùng trong thiết bị
gia dụng thì khơng sử dụng cơ cấu này mà thanh lưỡng kim thường gắn trực tiếp với tiếp
điểm.
1.3.3. Nguyên lý làm việc:
Ta chỉ xét nguyên lý làm việc của rơle nhiệt bảo vệ cho động cơ 3 pha nguyên lý làm
việc được thể hiện như hình vẽ sau:
Nguyên lý làm việc của rơle nhiệt
- Ấn nút điều khiển PB1, cuộn hút của cơngtắctơ K được cấp điện, nó sẽ đóng các tiếp
điểm cấp điện cho động cơ M làm việc. Ở chế độ định mức hoặc khơng tải thì dịng điện qua
động cơ khơng vượt q dịng điện định mức nên nhiệt lượng trên dây đốt nóng ở mức bình
thường và nhiệt độ trên thanh lưỡng kim(5) bình thường. Thanh lưỡng kim chưa bị cong,
các tiếp điểm thường đóng(2) và thường mở(3) của rơle nhiệt chưa tác động, động cơ vẫn
hoạt động bình thường.

- Khi động cơ M bị quá tải dòng điện qua động cơ vượt quá dòng điện định mức làm cho
nhiệt lượng trên dây đốt nóng(7) tăng lên, nhiệt độ trên thanh lưỡng kim cũng tăng cao. Do
thanh lưỡng kim được chế tạo từ hai kim loại có hệ số giãn nở khác nhau ép sát vào nhau, lá
kim loại bên phía phải của thanh lưỡng kim có hệ số giãn nở vì nhiệt nhiều hơn nên làm


thanh lưỡng kim bị cong về bên trái. Khi thanh lưỡng kim về bên trái sẽ đẩy cần gạt (8) sang
trái tác động vào đòn bẩy(1) mở tiếp điểm thường đóng(2) ngắt điện mạch điều khiển, cuộn
hút cơngtắctơ bị ngắt điện, các tiếp điểm K1 mở ra bảo vệ an toàn cho động cơ.

- Muốn điều khiển các tiếp điểm đóng cắt ở các mức độ khác nhau ta điều chỉnh vít (4) để
tăng hoặc giảm lực căng của lị xo ép vào địn bẩy(1).
1.3.4. Các thơng số kỹ thuật và cách lựa chọn rơle nhiệt.
Khi lựa chọn rơle nhiệt trong mạch điện ta cần chú ý các thông số sau:
- Dòng điện định mức(Iđm): Đây là dòng điện lớn nhất mà rơle nhiệt có thể làm việc trong
thời gian lâu dài(A).
- Dòng tác động (dòng ngắt mạch): là dòng điện lớn nhất trước khi rơle tác động để các
tiếp điểm chuyển trạng thái. Để bảo vệ động cơ thì dịng điện tác động được điều chỉnh như
sau: Iđc=(1,1÷1,2)Iđm.
1.3.5. Kí hiệu Rơ le nhiệt:
Loại 1 phần tử
Loại 2 phần tử
Loại 3phần tử

Phần tử đốt nóng của rơle nhiệt kiểu kim loại kép
Loại trực tiếp
Loại gián tiếp

2. Điều khiển động cơ quay một chiều


2.1. Điều khiển động cơ quay một chiều tại một vị trí.
2.1.1. Sơ đồ nguyên lý
A

O

A

O

Ap1

Ap21

K

1

D

3

M

5

RLN

K

2

0

RLN

K

CLV

CKĐ

Mạch điện động lực

Mạch điện điều khiển

2.1.2. Công dụng của các thiết bị trong mạch điện
- Áp tơ mát : Đóng cắt mạch điện
- Cơng tắc tơ K: đóng cắt điện cho động cơ
- Bộ nút ấn trong đó:
+ D: Nút ấn điều khiển dừng động cơ.
+ M: nút ấn điều khiển khởi động động cơ.
- Rơ le nhiệt: bảo vệ quá tải động cơ.
2.1.3. Ngun lý hoạt động
- Đóng áp tơ mát cấp nguồn cho mạch điện
- Tác động nút ấn M: cuộn hút cơng tắc tơ K (5-2) có điện, tiếp điểm K(3-5) đóng lại để
duy trì điện mạch điều khiển; đồng thời tiếp điểm công tắc tơ K ở mạch động lực đóng lại,
cấp nguồn cho động cơ hoạt động.
- Tác động nút ấn D: cuộn hút công tắc tơ K (5-2) mất điện, các tiếp điểm thường mở
công tắc tơ K mở ra, động cơ mất điện, động cơ dừng.
- Khi xảy ra sự cố quá tải, phần tử đốt nóng của rơ le nhiệt giãn nở, tác động làm tiếp
điểm thường đóng của rơ le nhiệt RLN(2-0) mở ra cắt điện vào cuộn hút công tắc tơ K, các
tiếp điểm thường mở công tắc tơ K mở ra, động cơ dừng làm việc và được bảo vệ an toàn.
- Khi xảy ra sự cố ngắn mạch hay thấp áp, áp tô mát tác động, ngắt điện cấp cho mạch,
động cơ dừng và được bảo vệ an toàn.
2.2. Điều khiển động cơ quay một chiều tại hai vị trí.
2.2.1. Sơ đồ nguyên lý

A

O

O

A

Ap1

Ap21

K

1

D1

3

D2

5

M1
M2

7

RLN

K

2

0

RLN

CLV

CKĐ

Mạch điện động lưc

K

Mạch điện điều khiển

2.2.2. Công dụng của các thiết bị trong mạch điện
- Áp tô mát : Đóng cắt mạch điện và bảo vệ quá tải, thấp áp
- Cơng tắc tơ K: đóng cắt điện cung cấp cho động cơ
- Bộ nút ấn trong đó:
+ D1, D2: Nút ấn điều khiển dừng động cơ.
+ M1, M2: Nút ấn điều khiển khởi động động cơ
- Rơ le nhiệt: bảo vệ quá tải động cơ
2.2.3. Nguyên lý hoạt động
- Đóng các áptomát cấp nguồn cho mạch điện
- Tác động nút ấn M1 hoặc M2: cuộn hút công tắc tơ K (7-2) có điện, tiếp điểm K(5-7)
đóng lại để duy trì điện mạch điều khiển; đồng thời tiếp điểm K ở mạch động lực đóng lại,

cấp nguồn cho động cơ hoạt động.
- Tác động nút ấn D1 hoặc D2: cuộn hút công tắc tơ K (7-2) mất điện, các tiếp điểm
thường mở K mở ra, động cơ mất điện, động cơ dừng.
- Khi xảy ra sự cố quá tải, tiếp điểm thường đóng của rơle nhiệt RLN(2-0) mở ra cắt điện
vào cuộn hút công tắc tơ K, các tiếp điểm thường mở công tắc tơ K mở ra, động cơ dừng
làm việc và được bảo vệ an toàn.
- Khi xảy ra sự cố ngắn mạch hay thấp áp, áp tô mát tác động, ngắt điện cấp cho mạch,
động cơ dừng và được bảo vệ an toàn.
3. Điều khiển động cơ quay 2 chiều.
3.1. Mạch đảo chiều quay gián tiếp tại một vị trí.
3.1.1. Nguyên lý đảo chiều quay động cơ:
Khi muốn đảo chiều quay động cơ ta chỉ việc đảo cực tính của một trong hai cuộn dây
của động cơ (cuộn khởi động hoặc cuộn làm việc). Khi đó từ trường quay ban đầu của động
cơ đảo chiều, động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại.
3.1.2. Sơ đồ nguyên lý


A

O
A

O

Ap1

Ap2
K2

K1

D
1

M1
5

3

K1

4

K2

RLN
2

0

K1
RLN

CLV

CKĐ

M2

7

K2

6

K1

K2

C

Mạch điện động lực

Mạch điện điều khiển

3.1.3. Công dụng của các thiết bị trong mạch điện
- Các Áp tô mát : Đóng cắt mạch điện và bảo vệ quá tải, thấp áp
- Cơng tắc tơ K1: đóng điện cho động cơ quay thuận
- Cơng tắc tơ K2: đóng điện cho động cơ quay ngược
- Bộ nút ấn trong đó:
+ D: Nút ấn dừng động cơ.
+ M1: Nút ấn điều khiển động cơ quay thuận
+ M2: Nút ấn điều khiển động cơ quay ngược
- Rơ le nhiệt: bảo vệ quá tải động cơ
3.1.4. Ngun lý hoạt động
- Đóng các áp tơ mát cấp nguồn cho mạch điện
- Tác động nút ấn M1: cuộn hút cơng tắc tơ K1 (5-4) có điện, tiếp điểm K1(3-5) đóng lại
để duy trì điện cho mạch điều khiển; tiếp điểm K1(6-2) mở ra để cuộn hút cơng tắc tơ K2
(7-6) khơng thể có điện; đồng thời tiếp điểm K1 ở mạch động lực đóng lại, cấp nguồn cho
động cơ quay thuận.

- Tác động nút ấn D: cuộn hút công tắc tơ K1 (5-4) mất điện, các tiếp điểm thường mở
công tắc tơ K1 mở ra, động cơ mất điện và dừng hoạt động.
- Tác động nút ấn M2: cuộn hút cơng tắc tơ K2 (7-6) có điện, tiếp điểm K2(3-9) đóng lại
để duy trì điện cho mạch điều khiển; tiếp điểm K2(4-2) mở ra để cuộn hút cơng tắc tơ K1
(5-4) khơng thể có điện; đồng thời tiếp điểm K2 ở mạch động lực đóng lại, cấp nguồn cho
động cơ quay ngược.
- Tác động nút ấn D: cuộn hút công tắc tơ K2 (7-6) mất điện, các tiếp điểm thường mở
công tắc tơ K2 mở ra, động cơ mất điện và dừng hoạt động.
- Khi xảy ra sự cố quá tải, rơ le nhiệt tác động làm tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt
RLN(2-0) mở ra, cắt điện vào cuộn hút của các công tắc tơ, các tiếp điểm thường mở của
công tắc tơ mở ra, động cơ dừng làm việc và được bảo vệ an toàn.
- Khi xảy ra sự cố ngắn mạch hay thấp áp, áp tô mát tác động, ngắt điện cấp cho mạch,


động cơ dừng và được bảo vệ an toàn.
3.2. Mạch đảo chiều quay gián tiếp tại hai vị trí.
3.2.1. Sơ đồ nguyên lý
A

O

A

O

Ap1
Ap2

D1
1

K2

K1

3

D2

M1
5

7

K1

4

K2

6

K1

RLN
2

0

M2

K1

RLN

CLV

CKĐ

C

M3

9

K2

M4
K2

Mạch điện động lực

Mạch điện điều khiển

3.2.2. Công dụng của các thiết bị trong mạch điện
- Các Áp tơ mát : Đóng cắt mạch điện và bảo vệ q tải, thấp áp
- Cơng tắc tơ K1: đóng điện cho động cơ quay thuận
- Cơng tắc tơ K2: đóng điện cho động cơ quay ngược
- Bộ nút bấm trong đó:
+ D1, D2: Các nút ấn dừng động cơ.
+ M1, M2: Các nút ấn điều khiển động cơ quay thuận

+ M3, M4: Các nút ấn điều khiển động cơ quay ngược
- Rơ le nhiệt: bảo vệ quá tải động cơ
3.2.3. Ngun lý hoạt động
- Đóng các áp tơ mát cấp nguồn cho mạch điện
- Tác động nút ấn M1 (hoặc nút M2): cuộn hút cơng tắc tơ K1 (7-4) có điện, tiếp điểm
K1(5-7) đóng lại để duy trì điện cho mạch điều khiển; tiếp điểm K1(6-2) mở ra để cuộn hút
cơng tắc tơ K2 (9-6) khơng thể có điện; đồng thời tiếp điểm K1 ở mạch động lực đóng lại,
cấp nguồn cho động cơ quay thuận.
- Tác động nút ấn D1 (hoặc nút D2): cuộn hút công tắc tơ K1 (7-4) mất điện, các tiếp
điểm thường mở công tắc tơ K1 mở ra, động cơ mất điện và dừng hoạt động.
- Tác động nút ấn M3 (hoặc nút M4): cuộn hút cơng tắc tơ K2 (9-6) có điện, tiếp điểm
K2(5-9) đóng lại để duy trì điện cho mạch điều khiển; tiếp điểm K2(4-2) mở ra để cuộn hút
công tắc tơ K1 (7-4) khơng thể có điện; đồng thời tiếp điểm K2 ở mạch động lực đóng lại,
cấp nguồn cho động cơ quay ngược.
- Tác động nút ấn D1 (hoặc nút D2): cuộn hút công tắc tơ K2 (9-6) mất điện, các tiếp
điểm thường mở công tắc tơ K2 mở ra, động cơ mất điện và dừng hoạt động.


- Khi xảy ra sự cố quá tải, tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt RLN(2-0) mở ra, cắt
điện vào cuộn hút của các công tắc tơ, các tiếp điểm thường mở của công tắc tơ mở ra, động
cơ dừng làm việc và được bảo vệ an toàn.
- Khi xảy ra sự cố ngắn mạch hay thấp áp, áp tô mát tác động, ngắt điện cấp cho mạch,
động cơ dừng và được bảo vệ an toàn.
3.3. Mạch đảo chiều quay trực tiếp tại một vị trí.
3.3.1. Sơ đồ nguyên lý
A

O
A

O

Ap1

Ap2
K2

K1

1

Dc

3

D1

M1
5

7

RLN

K1

4 K2

2

0

K1

RLN

CLV

CKĐ

D2

M2
9

11

K1
K2 6

K2

C

Mạch điện động lực

Mạch điện điều khiển

3.3.2. Công dụng của các thiết bị trong mạch điện
- Các Áp tơ mát : Đóng cắt mạch điện và bảo vệ q tải, thấp áp

- Cơng tắc tơ K1: đóng điện cho động cơ quay thuận
- Cơng tắc tơ K2: đóng điện cho động cơ quay ngược
- Bộ nút bấm trong đó:
+ Dc: Nút ấn dừng động cơ
+ M1, D2: Nút ấn liên động, điều khiển động cơ quay thuận
+ M2, D1: Nút ấn liên động, điều khiển động cơ quay ngược
- Rơ le nhiệt: bảo vệ quá tải động cơ
3.3.3. Ngun lý hoạt động
- Đóng các áp tơ mát cấp nguồn cho mạch điện
- Tác động nút ấn M1: cuộn hút cơng tắc tơ K1 (7-4) có điện, tiếp điểm K1(5-7) đóng lại
để duy trì điện cho mạch điều khiển; tiếp điểm K1(6-2) mở ra để cuộn hút công tắc tơ K2
(11-6) khơng thể có điện; đồng thời tiếp điểm K1 ở mạch động lực đóng lại, cấp nguồn cho
động cơ quay thuận.
- Tác động nút ấn M2:
+ Tiếp điểm D1 mở ra, cuộn hút công tắc tơ K1 (7-4) mất điện, các tiếp điểm thường mở
công tắc tơ K1 mở ra, ngắt điện vào động cơ;
+ Tiếp điểm M2 đóng lại, cuộn hút cơng tắc tơ K2 (11-6) có điện, tiếp điểm K2(9-11)
đóng lại để duy trì điện cho mạch điều khiển; tiếp điểm K2(4-2) mở ra để khóa chéo cuộn


hút công tắc tơ K1 (7-4); tiếp điểm K2 ở mạch động lực đóng lại, cấp nguồn cho động cơ
quay ngược.
- Tác động nút ấn D: cuộn hút công tắc tơ K2 (11-6) mất điện, các tiếp điểm thường mở
công tắc tơ K2 mở ra, động cơ mất điện và dừng hoạt động.
- Khi xảy ra sự cố quá tải, tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt RLN(2-0) mở ra, cắt
điện vào cuộn hút của các công tắc tơ, các tiếp điểm thường mở của công tắc tơ mở ra, động
cơ dừng làm việc và được bảo vệ an toàn.
- Khi xảy ra sự cố ngắn mạch hay thấp áp, áp tô mát tác động, ngắt điện cấp cho mạch,
động cơ dừng và được bảo vệ an toàn.
3.4. Mạch đảo chiều quay trực tiếp tại hai vị trí.

3.4.1. Sơ đồ nguyên lý
A

O

A

O

Ap1

1

Dc1

3

Dc2

5

D3

7

D4

M1
9

K2

K1

11

K1

4

K2

6

K1

M2
K1

RLN

CKĐ

CLV

C

D1

D2

13

M3
15

17

M4
K2

Mạch điện động lực

Mạch điện điều khiển

K2

RLN
2

0


3.4.2. Công dụng của các thiết bị trong mạch điện
- Các Áp tơ mát : Đóng cắt mạch điện và bảo vệ quá tải, thấp áp
- Công tắc tơ K1: đóng điện cho động cơ quay thuận
- Cơng tắc tơ K2: đóng điện cho động cơ quay ngược
- Bộ nút bấm trong đó:
+ Dc1, Dc2: Nút ấn dừng động cơ.
+ M1, M2: Nút ấn điều khiển động cơ quay thuận,
+ M3, M4: Nút ấn điều khiển động cơ quay ngược

- Rơ le nhiệt: bảo vệ quá tải động cơ
3.3.3. Nguyên lý hoạt động
- Đóng các áp tơ mát cấp nguồn cho mạch điện
- Tác động nút ấn M1 (hoặc M2): cuộn hút cơng tắc tơ K1 (11-4) có điện, các tiếp điểm
thường mở của cơng tắc tơ K1 đóng lại, cấp nguồn cho động cơ quay thuận.
- Tác động nút ấn M3 (hoặc M4):
+ Tiếp điểm D3 (hoặc D4) mở ra, cuộn hút công tắc tơ K1 (11-4) mất điện, các tiếp điểm
thường mở công tắc tơ K1 mở ra, ngắt điện vào động cơ;
+ Tiếp điểm M3 (hoặc M4) đóng lại, cuộn hút cơng tắc tơ K2 (17-6) có điện, các tiếp
điểm thường mở của công tắc tơ K2 đóng lại, cấp nguồn cho động cơ quay ngược.
- Tác động nút ấn Dc1 (hoặc Dc2), cuộn hút công tắc tơ K2 (17-6) mất điện, các tiếp
điểm thường mở công tắc tơ K2 mở ra, động cơ mất điện và dừng hoạt động.
- Khi xảy ra sự cố quá tải, tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt RLN(2-0) mở ra, cắt
điện vào cuộn hút của các công tắc tơ, các tiếp điểm thường mở của công tắc tơ mở ra, động
cơ dừng làm việc và được bảo vệ an toàn.
- Khi xảy ra sự cố ngắn mạch hay thấp áp, áp tô mát tác động, ngắt điện cấp cho mạch,
động cơ dừng và được bảo vệ an tồn.
4.Trình tự thực hiện
Nội dung cơng
TT
việc
Tìm hiểu cấu tạo
1
thực tế và các thông
số kỹ thuật
cơ bản của thiết bị
2

4

Lấy dấu và gá lắp
thiết bị trên Panel
Đấu nối mạch điện
điều khiển và mạch
động lực
Kiểm tra nguội

5

Hoạt động thử

3

Thiết bị, dụng
Hình vẽ
cụ
Đồng hồ vạn
năng

Tuốcnơvit, kìm,
thước…
Kìm, tuốcnơvít,
kéo…
Đồng hồ
năng
Ampe kìm

Sơ đồ đi dây

u cầu đạt được

Biết được các số liệu kỹ
thuật ghi ở trên các thiết bị
để lựa chọn cho thích
hợp.

Đúng kích thước, gá thiết
bị phải chắc chắn.
Sơ nguyên đồ Đấu đúng sơ đồ mạch điện,
lý
đảm bảo độ tiếp xúc
tốt tại các điểm đấu dây.
vạn
Mạch đảm bảo an tồn
trước khi thơng điện
Mạch hoạt động đúng
ngun lý


BÀI 2: LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
Mục tiêu:
- Nêu được cơng dụng, kí hiệu, cấu tạo và ngun lý làm việc của các khí cụ điện dùng
trong mạch khơpir động và điều khiển động cơ ba pha.
- Phân tích được nguyên lý làm việc và phương pháp lắp đặt mạch điện.
- Trình bày được phương pháp kiểm tra, vận hành mach điện
- Lắp được mạch điện đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật và thời gian.
- Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác và khoa học.
Nội dung chính:
1. Khí cụ điện dùng trong mạch.
1.1. Rơ le điện từ .

1.1.1. Cấu tạo:
Rơle kiểu điện từ có cấu tạo cơ bản gồm các phần chủ yếu như sau (hình 2-1):
Phần mạch từ: (lõi sắt)
- Phần cố định 1 (phần tĩnh). Để chống rung, trên lõi sắt phần tĩnh có vịng ngắn mạch.
- Phần nắp từ 2 (phần động).

Hình 2-1. Cấu tạo của Rơle điện từ
Phần động lực:
Cuộn dây nam châm 3 tùy thuộc đại lượng dòng điện đi vào mà kết cấu phù hợp.
Phần tiếp xúc (hệ thống tiếp điểm):
- Tiếp điểm thường đóng.
- Tiếp điểm thường mở.
Tiếp điểm thường đóng: là loại tiếp điểm ở trạng thái kín mạch (có liên lạc về điện với
nhau), khi cuộn dây nam châm trong rơle ở trạng thái nghỉ (không được cung cấp điện).
Tiếp điểm thường mở: là loại tiếp điểm ở trạng thái hở mạch (không liên lạc về điện với
nhau), khi cuộn dây nam châm trong rơle ở trạng thái nghỉ (không được cung cấp điện).
Ký hiệu:
- Cuộn dây:
- Tiếp điểm:

Thường mở

Thường đóng


1.1.2. Nguyên lý hoạt động:
Sự làm việc của rơle điện từ dựa trên nguyên tắc lực điện từ (lý luận tương tự nguyên lý
nam châm điện):
- Khi cuộn dây hút 3 (hình 2-1) có điện sẽ sinh ra từ trường, lực từ sẽ hút nắp từ 2 để
khép kín mạch từ. Hệ thống tiếp điểm sẽ thay đổi trạng thái, tiếp điểm thường đóng sẽ mở ra

và tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại.
- Khi cuộn dây hút 3 mất điện, lò xo phản hồi 4 sẽ kéo nắp từ 2 về vị trí ban đầu, trả các
tiếp xúc về vị trí ban đầu chuẩn bị cho lần làm việc tiếp theo.
1.1.3. Rơle dòng điện:
a. Khái niệm:
Rơle dòng điện thường gặp các loại: dòng điện một chiều hay dòng điện xoay chiều, có
dịng điện cực đại hay dịng điện cực tiểu.
- Rơle dòng điện cực đại thường được dùng trong mạch bảo vệ q dịng, q tải cho hệ
thống. Có thể dùng trong mọi hệ thống cung cấp điện, trang bị điện hay các hệ thống tự
động.
- Rơle dòng điện cực tiểu thường được sử dụng trong các hệ thống bảo vệ chống làm việc
non tải, trong hệ thống cung cấp điện, trong hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ trong truyền
động điện...
b. Nguyên lý làm việc:
Nguyên lý làm việc của rơle dòng điện là phụ thuộc vào cường độ dòng điện đi qua cuộn
dây:
- Đối với rơle dòng điện cực đại: nếu dòng điện I đi qua cuộn dây của rơle nhỏ hơn hoặc
bằng dòng điện định mức của cuộn dây rơle. Hệ thống tiếp điểm của rơle khơng thay đổi
trạng thái. Vì một lý do nào đó mà dòng điện I đi qua cuộn dây rơle lớn hơn dịng định mức
của nó thì hệ thống tiếp điểm sẽ thay đổi trạng thái.
- Đối với rơle dòng điện cực tiểu: ngược lại, nếu dòng điện I đi qua cuộn dây của rơle lớn
hơn hoặc bằng dòng điện định mức của cuộn dây rơle. Hệ thống tiếp điểm của rơle khơng
thay đổi trạng thái. Vì một lý do nào đó mà dịng điện I đi qua cuộn dây rơle nhỏ hơn dịng
định mức của nó thì hệ thống tiếp điểm sẽ thay đổi trạng thái.
- Trị số tác động của rơle thường được chỉnh định theo yêu cầu sử dụng trong một giới
hạn cho trước đối với mỗi cấp, mỗi loại rơle cụ thể.
- Cuộn dây hút của rơle dịng điện thường có tiết diện dây lớn (chịu được dịng điện lớn),
số vịng ít. Với mạch cơng suất nhỏ thường được nối nối tiếp trong mạch cần bảo vệ. Đối
với mạch có dịng làm việc lớn thường phải nối trong mạch thứ cấp của máy biến dòng.
1.1.4. Rơle điện áp:

Tương tự rơle dịng điện, cũng có 2 loại:
- Rơle bảo vệ quá áp.
- Rơle bảo vệ thiếu áp.
- Có nguyên lý làm việc tương tự rơle dòng điện. Điểm khác nhau cơ bản là đại lượng tác
động phụ thuộc vào sự biến đổi của điện áp đặt vào cuộn dây.
- Cấu tạo tương tự rơle dòng điện tuy nhiên cuộn dây có số vịng nhiều hơn và tiết diện
nhỏ hơn.


- Trong mạng hạ áp, rơle điện áp thường mắc trực tiếp với mạch.
1.2. Rơ le trung gian
Rơle trung gian là một khí cụ điện dùng để khuếch đại gián tiếp các tín hiệu tác động
trong các mạch điều khiển hay bảo vệ...
Trong mạch điện, rơle trung gian thường nằm giữa hai rơle khác nhau (vì điều này nên có
tên là trung gian).
1.2.1. Cấu tạo:
Cuộn dây hút của rơle trung gian thường là cuộn dây điện áp và khơng có khả năng điều
chỉnh giá trị điện áp. Do vậy, yêu cầu quan trọng của rơle trung gian là độ tin cậy trong tác
động. Phạm vi giá trị điện áp làm việc của rơle trung gian thường là U đm +15%. Hệ thống
tiếp điểm phụ thuộc vào từng loai rơ le và chỉ có tiếp điểm phụ khơng có tiếp điểm chính,
các tiếp điểm thường nhỏ và giống nhau.
1.2.2. Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý hoạt động của rơ le trung gian là dựa trên nguyên lý điện từ. Khi đưa điện áp
xoay chiều thích hợp vào hai đầu cuộn dây của rơ le thì phần cảm sẽ hút phần ứng làm
đóng, mở hệ thống tiếp điểm. Khi cắt dòng điện của cuộn dây rơ le thì các tiếp điểm trở về
trạng thái ban đầu.
Bộ tiếp xúc (hệ thống tiếp điểm) của các rơle trung gian thường có số luợng tương đối
lớn, thường lớn hơn rất nhiều so với các rơle dòng điện, rơle điện áp cũng như các loại rơle
khác.
Rơle trung gian chỉ làm việc ở mạch điều khiển nên nó chỉ có tiếp điểm phụ mà khơng có

tiếp điểm chính. Cường độ dòng điện đi qua các tiếp điểm là như nhau.
1.3. Rơle thời gian.
1.3.1. Công dụng:
Rơle thời gian được sử dụng nhiều trong các mạch điều khiển. Nó có tác dụng làm trễ
q trình đóng, mở các tiếp điểm trong một khoang thời gian nào đó.
Thơng thường rơle thời gian không tác động trực tiếp trên mạch động lực mà nó tác động
gián tiếp qua mạch điều khiển,vì vậy dòng điện định mức trên các tiếp điểm của rơle thời
gian không lớn, thường chỉ cỡ vài ampe. Bộ phận chính của rơle thời gian là cơ cấu tác động
trễ và hệ thống tiếp điểm.
1.3.2. Phân loại:
Theo thời gian trễ người ta chia thành các loại sau:
- Trễ vào thời điểm cuộn hút được đóng điện(ON DELAY) loại này chỉ có tiếp điểm
thường đóng, mở chậm hoặc thường mở đóng chậm.
- Trễ vào thời điểm cuộn hút bị mất điện (OF DELAY) loại này chỉ có tiếp điểm thường
đóng, đóng chậm hoặc thường mở, mở chậm.
- Trễ vào cả 2 trường hợp trên (ON/OF DELAY) Loại này có tiếp điểm thường đóng, mở
đóng chậm hoặc thường mở, đóng mở chậm.
Ngồi ra trên rơle thời gian cịn bố trí thêm tiếp điểm tác động tức thời như cặp 1- 3 hay
1-4 trong sơ đồ sau:


1.3.3. Cấu tạo:

Trong đó:
(2-7): Là hai đầu nối với nguồn điện.
(1-3): cặp tiếp điểm thường mở đóng tức thì
(1-4): cặp tiếp điểm thường đóng mở tức thì
(6-8): cặp tiếp điểm thường mở đóng có thời gian
(5-8): cặp tiếp điểm thường đóng mở có thời gian
1.3.4. Nguyên lý làm việc của rơ le thời gian.

Khi cấp nguồn vào hai đầu (2-7):
Cặp tiếp điểm (1-3) đóng lại; (1-4) mở ra tức thì.
Cặp tiếp điểm (5-8) mở có thời gian; (6-8) đóng có thời gian:
(Thời gian mở và đóng của các cặp 5-8, 6-8 bằng nhau nhanh hay chậm phụ thuộc vào
người điều chỉnh)
1.4. Rơ le mức.