THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẦU TRỤC 4 VỊ TRÍ

đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Lời nói đầu
Trong những năm qua đất nớc ta đã và đang khẳng định chính mình
trong công cuộc xây dựng đất nớc xã hội chủ nghĩa. Nhiều nghành nhiều
lĩnh vực đã mang lại nhiều thành tịu to lớn cho đất nớc. Trong đó phải kể
đến là ngành công nghệ tự động. Đây là ngành còn mới với nớc ta nhng nó
đã khẳng định chính mình trong công cuộc xây dựng phát triển đất nớc.
Đặc biệt trong những năm gần đây với việc đẩy mạnh công nghệ cao nhằm
hạ giá thành và nâng cao chất lợng sản phẩm những máy móc thiết bị tự
động tiến tiến dần dần đợc thay thế cho những máy móc lạc hậu. Và cùng
với sự phát triển đó chúng ta phải xây dựng nguồn nhân lực có trình độ,
am hiểu công nghệ và chuyên môn để từ đó vận hành máy móc tốt, đúng kỹ
thuật mà công nghệ đề ra.
Do nhu cầu thiết yếu đó mà môn tự động hoá đã đợc sớm đa vào nhà
trờng giảng dậy trong suốt những năm qua. Nhằm trang bị cho sinh viên
những kiến thức cơ sở về môn tự động hoá để từ đó giúp cho sinh viên có
thể sớm tiếp cận với những công nghệ tiên tiến trong nứơc cũng nh trên thế
giới. Những công nghệ tiến tiến này đã và đang khẳng định không thể thiếu
nếu muốn đất nớc phát triển. Ngày nay công nghệ tự động thực sự đang
dần dần đi vào cuộc sống nó phục vụ từ những cái thiết yếu nhất để phục
vụ con đời sống ngời. và chúng ta càng thấy rõ những ứng dụng của tự
động hoá trong các nhà máy phân xởng, đó là những thiết bị bỗc xếp tự
động, những tay máy tự động thực hiện những thao tác chi tiến phức tạp
đòi hỏi sự chính xác cao vv.
Và những năm gần đây công nghệ tự động càng thấy rõ với sự phát
triển công nghệ cao là sự kết hợp giữa các nghành tin hoc, điện t tự
động hoá, cơ khi chính xác các rôbôt thông minh ra đời phục vụ nhu cầu
con ngời mở ra sự phát triển vợt bậc của ngành công nghệ tự động .

Nhằm đáp ứng đợc cộng việc sau này cùng với sự đam mê môn tự
động hoá muốn tìm tòi học hỏi và trau rồi kiến thức trong suốt những năm
học trong nhà trờng ,chúng em nhóm sinh viên điện tử 9 k3 làm đề tài
thực tập : thiết kế hệ thống cầu trục 4 vị trí . ứng dụng số logíc để điều
khiển quá trình công nghệ. Mong rằng với sự va trạm trong thực tế sẽ giúp
nhiều cho chúng em tự tin hơn sau khi ra trờng và làm chủ đợc cộng nghệ
trong tơng lai .

-1LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Đồ án gồm 2 phần :
PHần I: Gồm 4 chơng
ChơngI : Số logic
ChơngII : Khí cụ điện
Chơng III : Động cơ điện
Chơng IV: Một số sự cố và cách khắc phục sự cố trong hệ
thống điều khiển tự động truyền động điện
Phần II: Đồ án
Trong quá trình hoàn thành đề tài chúng em không trách khỏi sai xót.rất
mong sự đóng góp ,chỉ bảo của các thầy các cô và các bạn để chúng em có
thể hoàn thành đề tài tốt hơn.
Chúng em chân thành cảm ơn các thầy các cô trong nhà truòng đã cho
chúng em kiến thức trong những năm ngồi trong ghế nhà trờng.
Chúng em cảm ơn các thầy các cô trong khoa điện tử- t động hoá tận
tình chỉ bảo cho chúng em trong quá trình hoc những môn chuyên nghành

là hành trang để chúng em có thể ứng dụng vào thực tế và công viêc sau
này.
Chúng em rất chân thành cảm ơn cô giáo: Trơng Thị Bích Liên đã tận
tình giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình hoàn thành đề tài này.
Hà nội ngày 21/7/2004
Nhóm sinh viên:

Đàm Đình Biên
Đỗ Duy Đức
Trần Hồng Giang
Nguyễn Đạt Thanh
Nguyễn Quang Thạch

-2LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Mụclục

trang
Lời nói đầu......................................................................................................1
Mục lục ..........................................................................................................3
Phần I
Chơng I: Số logic
I. Đại số Boole...............................................................................................6
1. Khái niệm về ngỡng nhảy cấp .......................................................7
2. Đại số Boole....................................................................................

II.. Các hàm cơ bản của đại số lôgic và tính chất của nó............................7
1. Đĩnh nghĩa cơ bản..........................................................................8
2.Hàm logic cơ bản............................................................................9
3. Tính chất của đại số logic.............................................................12
III. Tổng hợp mạch đơn- Hệ sơ đồ tổ hợp...................................................13
1. Bài toán định nghĩa.......................................................................14
2. Các phơng pháp tổng hợp.............................................................14
IV. Các phơng pháp tổng hợp mach kép ...................................................16
1. Phơng pháp matran trạng thái....................................................16
2. Phơng pháp hàm tác động..........................................................17
3. PHơng pháp Grapcet...................................................................18
Chơng II: Khí cụ điện
I. Định nghĩa.............................................................................................19
II. PHân loại............................................................................................19
1. Theo công dụng.......................................................................19
2. Theo điện áp ...........................................................................
3. Theo dòng điện.......................................................................
4. Theo nguyên lý làm việc.........................................................
5. Theo điều kiện làm việc và dạng điện áp bảo vệ.................20
III. Các yêu cầu cơ bản đối với khí cụ điện .........................................20
IV. Khí cụ điện điều khiển bằng tay.....................................................20
1. Máy biến áp................................................................................20
2. Cầu dao....................................................................................21
3. Công tắc.....................................................................................22
4. Nút nhấn ........................................................................................24
-3LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

5. Công tắc hành trình......................................................................26
6. Bộ khống chế ...............................................................................27
7. Điện trởvà biến trở........................................................................29
V. Khí cụ điện tự động điều khiển và bảo vệ...........................................
1. cầu chì .........................................................................................32
2. Aptomat......................................................................................34
3. côngtăctơ.....................................................................................39
4. Một số côngtăctơ thờng dùng...................................................43
5. Rơle..............................................................................................44
VI. Một số lu ý trong việc sử dụng các khí cụ điện điều khiển từ xa.....
...........................................................................................................
Chơng III : Đông cơ điện
I. Động cơ điện 1 chiều ..............................................................................52
1. Cấu tạo .................................................................................................
2. Phân loại .............................................................................................
II. Khởi động động cơ điện 1 chiều .........................................................54
1. Phơng pháp hạn chế dòng khởi động ................................................54
2. Các nguyên tắc khởi động động cơ điện 1 chiều ...............................
a. Nguyên tắc dòng điện ............................................................ 55
b. Nguyên tắc tốc độ....................................................................56
c. Nguyên tắc thời gian ...............................................................57
III. Hãm động cơ điện 1 chiều ..................................................................59
1. Các phơng pháp hãm động cơ điện 1 chiều .....................................59
a. Hãm tái sinh........................................................................... 59
b. Hãm dừng ............................................................................ 59
c. Hãm động năng......................................................................59
2. Các nguyên tắc xây dựng hệ điều khiển quá trình hãm động cơ điện
1 chiều .................................................................................................

a. Nguyên tắc dòng điện ..............................................................
b. Nguyên tắc tốc độ ....................................................................
c. Nguyên tắc thời gian.................................................................
IV. Phơng pháp điều chỉnh vận tốc động cơ điện 1 chiều ...................60
1. Yêu cầu ................................................................................................
2. Các phơng pháp điều chỉnh vận tốc động cơ điện 1 chiều ................
a. Thay đổi điện áp đặt vào phần ứng ..........................................
b. Mắc thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng..............................
-4LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

V. Các phơng pháp đảo chiều quay của động cơ điện 1 chiều ........61
1. Giới thiệu..............................................................................................
2. Các phơng pháp đảo chiều quay động cơ điện 1 chiều .....................

Chơng IV: Một số sự cố và cách khắc phục trong hệ thống điều
khiển tự động
truyền động điện
I. Sự cố quá tải............................................................................................62
1. Quá tải ngắn hạn .............................................................................63
2. Quá tải dài hạn ................................................................................63
II. Sự cố ngắn mạch .....................................................................................
III. Sự cố mất điện áp , mất từ trờng , điện áp thấp .............................64

Phần II
Thiết kế hệ thống cầu trục 4 vị trí

I. Lập Grapcet công nghệ............................................................................66
II. Mạch động lực.........................................................................................70
III. Mạch điều khiển ...................................................................................65
IV. Bảng đấu dây..........................................................................................71
V. Thuyết minh .............................................................................................72
VI. Tính chọn thiết bị...................................................................................75

Tài liệu tham khảo .......................................................................................76

-5LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Phần I
Giới thiệu chung về môn làm đồ án
Chơng I

Số logic
I. Đại số boole

1. Khái niệm về mức ngỡng nhảy cấp

Trong đời sống việc đánh giá nhận xét định tính về một công việc, về
ngời,vật đều thông qua một khái niệm so sánh. Ví dụ nói cái này đẹp, cái
kia thì xấu, xấu đợc đa ra dựa trên một khái niệm, một mẫu, một tiêu chuẩn
để phát biểu. Những mẫu tiêu chuẩn có thể không cố định. Ví dụ nh khái
niệm đắt, rẻ trong hàng hoá vì giá trị định lợng sẽ thay đổi khá nhiều theo

năm tháng, thời vụ Vídụ khác khi nói về đồ vật, về hình khối có kêt
cấukhông gian, ngời ta cũng đa ra những khái niệm bao giờ cũng tồn tại
một ngăn cách, vợt qua ngăn cách đó sẽ ở một trạng thái hoàn toàn khác trớc. Ví dụ: tờng nhà để ngăn cách tuyệt đối giữa trong, ngoài nhà. Cái ngỡng
cửa, làm cái ngăn cách tơng đối trong, ngoài nhà. Vợt qua ngỡng cửa, trạng
thái không gian đã hoàn toàn khác. Hoặc ra ngoài ánh nắng chói trang hoặc
vào trong nhà không khí mát dịu .Những khái niệm ng ợc nhau gặp nhiều
trong thực tế cuộc sống nh những từ ngữ không có dùng trong các câu
trả lời ngắn gọn, nhng đã nói lên đầy đủ nhất về yêu cầu cần thiết của ngời
đặt câu hỏi .
Trong kỹ thuật, những phần tử tác động rõ ràng, thao tác phân minh
là những phần tử có độ tin cậy cao. từ cái chuyển mạch đến cái nút ấn, rơle
đều có kết cấu thích hợp để tạo những hành vi điều khiển rõ ràng, rứt khoát.
Đối với những thiết bị công suất lớn thì việc thao tác dứt khoát làm cho độ
tin cậy của hệ thống tăng lên rất nhiều. Ví dụ những thiết bị ngắt mạch điện
công suất lớn, việc thao tác lón, việc thao tác dứt khoát thuận lợi cho việc
dập hồ quang tránh gây ngấn mạch giữa các pha và tránh đợc nguy hiểm do
ngọn lửa hồ quang kéo dài. Đối với các thiết bị đóng ngắt nh cầu dao,
rơlengời ta phân biệt hiện tợng đóng và cắt bằng cách xác định khoảng
cách giữa hai bộ phận tiếp xúc hoặc lớp đệm không khí giữa chúng. Đối với
trờng hợp này, trạng thái của các thiết bị tơng ứng với khái niệm có hoặc
không.
Những khái niệm đối lập nhau trong toán học mô tả chúng là những
biến có giá trị 0, 1, tơng ứng với khái niệm không hoặc có. Những khái
niệm này đã đợc các nhà toán học nổi tiếng BUN (Boole) xây dung thành lý
thuyết cơ sở của một lĩnh vực toán ứng dụng là lý thuyết ôtômát.

-6LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

2. Đại số Bun (Boole)
Với ý đồ toán học hoá những khái niệm định tính , những ý nghĩ
của t duy, đại số Bun đã đợc ứng dụng và thực hiện rộng rãi thông qua hành
vi điều khiển của các thiết bị rơle, mà trớc hết rõ nét nhất là rơle cơ khí.
Hoạt động của rơle cơ khí là do việc phối hợp giữa lực hút của nam
châm điện (sinh ra do dòng điện chạy qua cuộn dây và lõi sắt từ ), lực phục
hồi của lò xo và cơ cấu đòn bẩy. Sự hoạt động này cho phép rơle làm việc
dứt khoát rõ ràng, tác động của các phần tử trong nam châm có tính chất lan
truyền để nhanh chóng xác định trạng thái bền vững . nói một cách khác, sự
biến thiên của hai lực đối nhau không đồng đều trong quá trình thao tác của
rơ le nên rất khó tạo ra đợc trạng thái mà ở đó lực hút của nam châm và lực
đẩy của lò xo cân bằng. Chính vì thế mà rơle chỉ có thể ở một trong hai
trạng thái quan sát đợc là tiếp điểm đóng hoặc mở và về nguyên tắc không
có hiện tợng chập chờn giữa đóng và mở. Hành vi điều khiển của rơle đợc
thể hiện thông qua việc đóng cắt nghĩa là về thực tế có hay không có
khoảng cách (hoặc lớp đệm không khí ) giữa hai tiếp điểm của chúng. Sự
hoạt động dứt khoát của rơle thoả mãn yêu cầu về biến của đại số Bun.
II. Các hàm cơ bản của đại số Logic và tính chất của chúng
1. Định nghĩa cơ bản
Những khái niệm định tính trái ngợc nhau nêu ở trên trong toán học
đợc mô tả
bằng các chữ số. Những chữ số 0 và 1 thay cho các khái niêm không và có
tơng ứng. Công cụ toán học hùng cho việc phân tích và tổng hợp những
khái niêm trên là đại số hai trị : Đại số Bun, nghiên cứu mỗi quan hệ giữa
hai trị. về hiện tợng biến hai trị đặc trng cho các rơle, công tắc tơ có tiếp
điểm và các loại rơle không tiếp điểm. Những thiết bị này thuộc lớp các
phần tử tác động gián đoạn. Những thiết bị hoạt động theo nguyên tắc này

đều thuộc lớp những thiết bị rơle. Thiết bị rơle làm nhiêm vụ biến đổi tín
hiệu gọi là thiết bị logíc. Những thiết bị hoạt động gián đoạn nhảy cấp mà
chúng ta sẽ nghiên cứu tới là những thiết bị logic. Cần lu ý rằng những chữ
số 0,1 không thể hiện quan niệm định lợng, đó không phải là số đếm đợc
mà là một khái niệm, một ký hiệu. Do đó đại số lôgic không phải là đại số
các con số mà là đại số trạng thái. Đại số lôgic chỉ chấp nhận những biến có
giá trị nh việc đóng mở rơle hoặc đợc rơle hoá thì có thể dùng đại số rơle để
phân tích và tổng hợp. Lớp các sơ đồ lơle bao gồm các loại sơ đồ rơle, công
tắc tơ là đơng nhiên và các hệ thống điều khiển lôgic không tiếp điểm. Lý
thuyết về đại số rơle thuộc lớp lý thuyết của ôtômat hữu hạn lấy đại số Bun
làm cơ sở .

-7LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

2. Hàm lôgic cơ bản
Hàm logic F(y)phụ thuộc vào các biến theo một quan hệ
Y= f( x1 , x 2 ,........x n )
Trong đó x-biến vào là biến số lôgic. Đó là những đại lợng chỉ có hai giá trị
0 hoặc 1
X=1 nếu x0
X=0 nếu x 1
Các biến logic đợc kí hiệu bằng các chữ viết Latinh Y _hàm lôgicthể
hiện kết quả của phép tính lôgic f đối với các biến. Hàm lôgic cũng chỉ
chấp nhận các giá trị 0 hoặc 1 nh các biến của nó .
Y=1

Y=0

nếu
nếu

f( x1 , x 2 ,........x n ) 0
f( x1 , x 2 ,........x n ) n

Các tổ hợp biến khác nhau tạo nên những hàm lôgic khác nhau .
một hàm lôgic đợc xác định hoàn toàn nếu mọi tổ hợp biến đều có giá trị
xác định .
Có n biến tạo thành 2mũ n tổ hợp biến , mỗi tổ hợp chấp nhận một
trong 2 giá trị 0, 1. Vậy số hàm số logic sẽ có tất cả là 2 n . Nếu giá trị của
hàm chỉ đợc xác định ở một số tổ hợp biến thì những hàm đó gọi là hàm
không đợc xác điịnh hoàn toàn .
Trong những lôgic 2 n đã nêu, có những hàm không phụ thuộc vào
các giá trị của tổ hợp biến, cho nên số hàm phụ thuộc thực sự vào biến đợc
tính theo công thức.
n

An = 2 2 C n n 1.A n -1 ........ C n1 . A1 A0

Trong đó :

A0 = 2 ; C n1 là tổ hợp chập I của N : C n1 =

n!
i!(n 1)!

Hàm lôgic đợc biểu diễn bằng các biểu thức trong đó chứa các biến

lôgic. Chúng ta tham gia vào trong hàm theo một quan hệ xác định. Hàm
lôgic làm cơ sở để xây dung sơ đồ điều khiển mà trớc tiên là sơ đồ rơle.
Hàm lôgic đó mang tên một công thức cấu trúc

-8LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Bảng 1
Tên
hàm
Hàm
không

Hàm
đảo
(k)

Bảng
Ký
Côngthức
chân lý
hiệu cấu trúc
x
0 1 lôgic

f0

+

f1

0 0

0

1 0 x

Hàm tập
0 1

f2

Hàmđơn
vị

f3

+

1 1

x

1

Ký hiệu sơ đồ

Ghi chú
Khôngphụ
thuộc vào
giá trị của
x

f0 = 0
f 0 = x.x

f 1 = .x

Hàm phụ
thuộc thực
sự vào x

f2 = x

Hàm phụ
thuộc thực
sự vào x
Khôngphu
thuộc vào
giá trị của
x

f3 = 1
f3 = x + x

a. Hàm một biến .

Tổng số hàm lôgiclà 2 2 = 4
Trong đó số hàm phụ thuộc thật sự vào biến là 2. Bảng 1 ghi các giá trị của
hàm. Hàm khogn phụ thuộc vào biến đợc đấu (*). Từ các hàm f 0 và f 3
chúng ta sẽ đợc : x.x = 0
Hàm đảo ( K) , Y = x là hàm cơ bản của đại số lôgic.
1

b. Hàm hai biến
f( x1 , x 2 ) là những hàm cơ bản của dại số lôgic. Bốn tổ hợp của biến vào tơng ứng với 16 hàm lôgic, trong đó có 10 hàm phụ thuộc thực sự vào 2
biến.
Bảng 2 ghi các giá trị của hàm.
Bảng 2
-9LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Bảng chân lý
Tên hàm x 1 1 0 0 Ký
1
hiệu
x 2 1 0 1 0 lôgic
Hàm
không

Hàm
piếc
(H-K)

+
f0 0 0 0 0

f1

0 0 0 1

0

x1 x2

Công thức
cấu trúc

f 1 = x1 x 2 = x 2 + x1

Hàm
đảo
Của x 1

x1 x2

f2

0 0 1 0
x1
f3

Ghi chú

f 0 = x1 x1 + x 2 x 2

f 2 = x1 x2

Hàm
cấm
x1

Ký hiệu sơ đồ
logic

f 3 = .x1

Không
bao giờ
xuất
hiện giá
trị 1

+

0 0 1 1
x1 x2

f 4 = x 2 x1

f4

Hàm

cấm của
x2

0 1 0 0
x2
f5

Hàm
đảo của
x2

f 5 = .x 2

+

0 1 0 1

Bảng chân lý
Tên hàm

Ký

Công thức
Ký hiệu sơ Ghi chú
-10LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

x1

trờng cđcn hà nội

1 1 0 0

x2 1 0 1 0
Hàmkhông
tơngđơg

(khácdấu)

f 6 = x 2 x1 + x1 x 2

0 1 1 1

x1 / x2

f 7 = x1 + x 2 = x 2 x1

1 0 0 1

x1 x2

f6 0 1 1 0

Cộng
modul 2

f7

Hàm
chefer

f8

Hàm
(V)

x1 x2

và

Hàm tơng
đơng (cùng
dấu)

f9

f10

1 0 0 1

f 11

Hàm lặp
theo x2

1 0 1 0

Hàm lặp

f14 1 0 1 1
theo x1

Hàm hoặc
(H)
Hàm đơn
vị

x2

f 9 = x1 x 2 + x 2 x1

không
phụ
thuộc
vào biến
x1

f 10 = x 2

f12

Hàm kéo f 1 0 1 1
13
theo x2

Hàm kéo
theo x1

x1 ~ x2

f 8 = x1 x 2

x1 x2

x1

x2 x1

f15

1 1 0 1

f 11 = x1 + x 2

Không
phụ
thuộc
vào biến
x2

f 12 = x1

f 13 = x 2 + x1

x2 + x1
f 14 = x1 + x 2

1 1 1 0
1

1 1 1 1

f 15 = ( x1 + x1 )( x 2 + x 2 )

3. Tính chất của đại số lôgic
-11LP C T9 K3

Không
phụ
thuộc
vào biến
vào luôn
có giá trị
là 1


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Trong đại số lôgic, các giá trị của hàm và của biến chỉ e chấp nhận
một trong 2 chữ số 0 hoặc 1 với qui ớc :
1= 0
0 =1

Tính chất của hàm lôgic đợc thể hiện qua các luật tơng tơng đợc
ghi trong bảng 3.
Các luật này có ý nghĩa quan trọng trong bài toán tổng hợp bằng giải tích.
Các luật 3b và 4 chỉ dành riêng cho đại số lôgic. Muốn nghiệm lại tính
đúng đắn của các luật nêu trên chúng ta lần lợt cho các biến những giá trị 0

hoặc 1 rồi tính kết quả của 2 vế của các biểu thức. Một cách trực giác cũng
nhận thấy đợc kết quả trên khi kiểm tra sự hoạt động của mạch tiếp điểm
hoặc mạch không tiếp điểm ở phía bên cột ký hiệu sơ đồ tơng ứng.
Quan sát những sơ đồ tơng tơng trong khi thực hiện bằng các sơ đồ
lôgic, chúng ta thấy có thể tạo ra đợc sơ đồ lôgic cùng chức năng với số
phần tử ít hơn nhiều, đó là cha kể cần thêm các phần tử khuếch đại khi các
phần tử lôgic thụ động làm việc nối tiếp nhau.
Cuối cùng cần nhấn mạnh thêm về tính tổng quan lớn và khả năng
ứng dụng mạnh mẽ của công thức De Morgan. Định luật đó đợc phát biểu
tổng quan nh sau :
Nghịch đảo của một hàm bất kỳ cho một hàm khác tơng đơng nếu thay các
biến trong hàm bằng nghịch đảo các biến đơn và đổi tất cả các dấu cộng (+)
sang dấu nhân(.) và các dấu nhân sang dấu cộng ở vị trí của nó. Trong đó
biến đơn là biến không đứng chung với biến khác dới cùng một dấu nghịch
đảo .
Luật tách biến (luât 5 ) cho phép chúng ta có thể chuyển một hàm
lôgic bất kỳ sang một hệ hàm khác với một phần tử đóng cắt. Khi tổng hợp
mạch bằng phơng pháp giải tích, tính chất này rất thuận tiện cho việc tối
giản hàm lôgic.
Từ luật 5, chúng ta rút ra đợc các biểu thức sau:
x.f(x,y,v) = x.f(1,y,v)
x.f(x,y,v) = x.f(0,y,v)
x+f(x,y,v) = x+ f(0,y,v)
x+f(x,y,v) = x+f(1,y,v)
Những công thức này thờng đợc dùng trong việc rút gọn hàm lôgic.
Chúng loại trừ đợc khả năng lập lại của việc thực hiện sơ đồ điều khiển.

III. Tổng hợp mạch đơn Hệ sơ đồ tổ hợp
-12LP C T9 K3

đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

1.Bài toán định nghĩa.
Trong việc tìm cấu trúc của ôtômát thì vấn đề quan trọng là xác định
đợc các phần tử tham gia trong cấu trúc để đạt một số chỉ tiêu quy định. Ví
dụ cấu trúc đó có thể đạt chỉ tiêu chất lợng cao về độ tin cậy, sử dụng các
phần tử cùng chủng loại, số phần tử tham gia trong hoạt động của ôtômat là
ít nhất .
Các chi tiến để cấu tạo lên hệ điều khiển của ôtômat bao gồm các
phần tử và chi tử.phần tử trong hệ điều khiển là thiết bị có thể hoạt động đợc định nghĩa là nó có thể nhận và phát tín hiệu trong hệ thống điều khiển.
Ví dụ rơle điện từ là phần tử có đầu vào là đầu ra phân biệt: tín hiệu đa vào
cuộn hút của rơle. Tín hiệu lấy ra là các tiếp điểm cơ khí dới hai dạng tiếp
điểm thờng đóng và thờng mở. Các phẩn tử trong hệ điều khiển kỹ thuật đợc ký hiệu bằng chữ hoa A , B , X, Y, .Những phần tử đó có thể bao gồm
các loại:
- Tín hiệu đa vào nh nút ấn, công tắc hành trình
- Những thiết bị làm nhiệm vụ trung gian nh các rơle trung gian.
- Những thiết bị chấp hành nh công tắc tơ, rơle, nam châm điện, rơle
van điện từ.
Tất cả các phần tử nêu trên đều hoạt động theo nguyên tắc nhảy cấp.
Chi tử là những tín hiệu đầu ra của phần tử . Nếu tín hiệu đó mô tả
sự hoạt động của các phần tử thì hành vi của nó là lặp lại. Trờng hợp tín
hiệu đầu ra ngợc với tín hiệu vào thì đó là trờng hợp đảo dấu. Ký hiệ của chi
tử cùng tên với ký hiệu của phần tử nhng là chữ cái thờng.
Bài toán tổng hợp mạch đơn này còn gọi là sơ đồ tổ hợp là trờng
hợp riêng của một hệ ôtômat không nhớ. Ta có định nghĩa sau :
Mạch đơn là mạch điều khiển lôgic trong đó các thiết bị của hệ
hoạt động khoong phụ thuộc vào yếu tố thời gian và thứ tự. Nói một cách

khác, mạch đơn là một ôtômat có tín hiệu ra chỉ phụ thuộc vào giá trị các tổ
hợp tín hiệu vào mà không phụ thuộc thứ tự đa các tín hiệu vào và khoảng
thời gian tác động giữa chúng .
Cơ sở để tổng hợp điều khiển gián đoạn là đại số Bun. Bài toán tổng
hợp làm nhiệm vụ tìm các hàm lôgic tối giản theo định nghĩa với số chữ
chứa trong hàm là ít nhất, hoẳctên cơ sở hàm tìm đợc số phần tử thực hiện
là ít nhất , hiểu theo một khái niệm tối u nào đó thì hai điều nêu trên là phù
hợp với nhau. Tuy nhiên điều đó không phải đều đúng trong mọi trờng hợp .
Ví dụ nếu hàm lôgic đợc thực hiện bằng sơ đồ rơle thì có thể khả năng số
chữ trong hàm nhiều, song các biến độc lập trùng nhau nhiều (biến và đảo
biến ) thì khi thực hiện có thể số phần tử có giá trị lôgic đối nhau. Có trờng
hợp biểu thức tối giản về số chữ, nhng khi thực hiện có thể không đạt đợc
chỉ tiêu là số phần tử ít nhất. Điều đó có thể xuất hiện khi hàm lôgic biểu
diễn bằng các biến độc lập.
2. Các phơng pháp
a. Phơng pháp hệ số bất định
-13LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Chúng ta đã biết một hàm lôgic bất kỳ có thể biểu diễn dới dạng
chuẩn. Để tổng quán chúng ta có thể lấy hàm lôgic 3 biến để mô tả một
hàm lôgic dới dạng tuyển chuẩn.
f ( a, b, c) = K 11 a + K 10 a + K 11b + K 20 b + K 31c + K 30 c + K 1211 ab + K 1210 ab + K 1201 ab + K 1200 ab + K 1311 ac
111
110
101

000
+ K 1310 a c + ..... + K 123
abc + K 123
abc + K 123
abc + ...... + K 123
abc

Hệ số Avới các chỉ số khác nhau đợc chọn sao cho biểu thức cuối cùng là
tối giản. Nếu chọn mọi khả năng giá trị biến a, b, c và so sánh với giá trị
của hàm tại tổ hợp biến chúng ta sẽ có 2 3 phơng trình để xác định K.
11
111
K 11 + K 21 + K 31 + K 1211 + K 1311 + K 23
+ K 123
= f (1,1,1)
10
110
K 10 + K 20 + K 30 + K 1211 + K 1310 + K 23
+ K 123
= f (1,1,0)

.......
00
000
K 10 + K 20 + K 30 + K 1200 + K 1300 + K 23
+ K 123
= f (0,0,0)

Vế phải của phơng trình trên có thể xác định đợc khi thay các giá trị
tổ hợp biến vào hàm cần tối giản hoặc tìm trong bảng chân lý. Nếu giá trị

của hàm bằng không thì hệ số K tồn tại ở vế trái của phơng trình đó đều
bằng 0 (theo tính chất lôgic cộng).
Xác định đợc các K có giá trị bằng 0 đối với các giá trị của hàm
f(a,b,c)=0, loại các giá trị K bằng 0 ở phơng trình tơng ứng của hàm f (a, b,
c)=1, chúng ta sẽ xác định đợc các K còn lại dựa vào hệ phơng trình mới
với các giá trị của hàm f(a,b,c)=1.
Cũng dựa vào tính chất cộng lôgic chúng ta có thể chọn một giá trị
1
k1 = 1 trong mỗi phơng trình là hệ số của mintéc có hạnh thấp, đồng thời hệ
số đó có thể có mặt trong nhiều phơng trình. Với cách làm nh vậy hệ số bất
định thu đợc sẽ là ít nhất. Cũng có thể cho mintec có hạng số cao bằng 0
trong hệ phơng trình có vế phải bằng 1 từ đó tìm đợc các hệ số còn lại bằng
1.
b. Phơng pháp Quain Clasky
Trong phơng pháp này, hàm lôgic cần tối giản phải đợc trình bày dới
dạng phép TCTP. Nếu hàm có n biến thì mỗi số hạng hay mỗi mintéc có
hạng n, dùng định luật định bộ phận kết hợp với luật nuốt bộ phận có thể
tạo ra đợc hàm có các số hạng, có hạng giảm đi (n-1). Tiếp tục nh vậy ta sẽ
đợc hàm tuyển chuẩn tối thiểu có các số hạng tối thiểu gọi là implicăng sơ
cấp. Hàm với các implicăng sơ cấp không phải là hàm tối giản theo cách
định nghĩa ở trên . Muốn có hàm tuyển chuẩn tối giản (TCTG) ta phải tìm
đợc những implicăng khác, để loại các implicăng thừa, sau đó tìm các
implicăng tối thiểu.

* Các bớc tiến hành cụ thể nh sau :
-Tìm implicăng sơ cấp
-14LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Các mintéc của hàm so sánh vói nhau từng đôi một. Nếu trong
mintéc m1 và mj hạng n có dạng dxi và dx thì có thể kết hợp lại thành hội
D trên cơ sở :
Sxi + Dxi = D( xi + xi ) = 1

Nh vây đã giảm đi một mintéc trong hàm và hạng của D lúc này
cũng giảm đi 1 và là (n-1). Tiếp tục so sánh từng đôi mintéc hạng (n-1) để
đợc hạng (n-2) cho đến các mintéc còn lại không thể kết hợp lại với nhau
nữa. Tất cả những mintéc này là những implicăng đơn giản hay implicăng
sơ cấp. Để tiến hành việc này ngời ta phân các mintec để thành các nhóm
chỉ rõ các con số 1 tham gia.
Tuy nhiên việc mô tả các hàm lôgic nhiều biến dần đến dài dòng và
có thể nhầm lẫn . Do đó ngời ta còn dùng cách ghi trọng số của các mintéc
để biểu diễn các hàm logic với việc qui định thứ tự các biến trong hàng cố
định. Biến đợc ghi số 1, biến nghịch đảo đợc ghi số 0. Dãy số 0,1 tổng hợp
các biến của mintéc đợc tính theo cách tính số nhị phân. Kết quả gọi là
trọng số.
C. Phơng pháp ma trân Các-nô
Một trong những vấn đề quan trọng cần quan tâm là trong quá trình
tổng hợp hệ điều khiển những sự nhầm lẫn vè phép tính cần phải đợc loại
trừ . Bên cạnh tính chính xác của phơng pháp tính cần kể đến tốc độ của
quá trình để nhanh chóng thu đợc kết quả. Phơng pháp dùng ma trậm Cácnô để tổng hợp mạch có thể coi là một phơng pháp hình học. Về mặt hình
thức bên ngoài có thể coi đây là một biến tớng của bảng chân lý trong đó
các biến đợc bố trí theo hàng cột theo xắp xếp của ma trận. Vì thế nó có
tên là ma trận Các nô.
Trong bảng chân lý có thể tìm đợc mọi giá trị của tổ hợp biến vào để
có những giá trị tơng ứng của biến ra. Các tổ hợp biến vào đợc thể hiện

bằng nội dung các ô của bảng. Vậy nếu có n biến thì có 2 n tổ hợp biến và
có 2 n ô tơng ứng . Các biến đợc bố trí theo cột và hàng. Với n biến thì có thể
bố trí k biến cột và ( n k ) biến hàng tơng ứng với 2 k cột và 2 nk hàng ,
với K là một số tự nhiên nguyên bất kỳ k< n . Những ô nằm đối diện với
các tổ hợp biến ở hàng và cột thìi đều nhận các tổ hợp biến đó dới dạng
TCTP. Vị trí các tổ hợp biến trên hàng và cột có thể xáo trộn, nhng đều phải
tuân theo luật tổ hợp cơ số 2 của đại số Bun, trong đó mỗi biến phải phủ
nhau một nửa số ô của biến kia .
Cách trình bày các tổ hợp biến là tuỳ ý nhng cần chú ý tạo nên tính
đối xứng của bảng vàcủa ma trận để thuận tiện cho việc sử dụng các biện
pháp sau nay trong khi thực hiệncác bài toán tổng hợp. Đối với các ô nhận
giá trị 0 của biến cũng có quan hệ kề nhau hoặc đối xứng nhau. Để nhận
biêt đợc khái niệm kề nhau đối nhau với mọi biến trong mọi giá trị của biến
chúng ta nên coi mặt phẳng của ma trận mặt trụ có đờng sinh là cạnh của
một cột bất kỳ. Đối với các hàm khi có số biến tăng thì cũng nên coi mặt
chứa các biến ngang cũng đợc sắp xếp trên mặt trụ có đờng sinh là hàng.
-15LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Nếu nh có đợc cách nhìn về mặt chứa các ma trận là các mặt trụ ngang hoặc
đứng thì chúng ta sẽ thấy đợc tính đối xứng của biến .
Đặc điểm của phơng pháp này là gọn gàng có tính đối xứng, nhng
khi số biến tăng thì sẽ dẫn đến cồng kềnh .
IV. Các phơng pháp tổng hợp mạch kép
1. Phơng pháp ma trận trạng thái
* các bớc tiến hành:

Bớc 1:
Phân tích tín hiệu đầu vào và đầu ra.
Bớc 2:
Lập grap chuyển trạng thái .
Bớc 3:
Lập ma trận trạng thái với qui ớc : số cột = 1 + 2 n +m
Số hàng = k+1
n: số biến vào .
m: số biến ra.
K:số trạng thái.
Bớc 4:
Lập ma trận trạng thái rút gọn.
Bớc 5:
Xác định biến trung gian:
- số biến trung gian phải thoả mãn: 2 S min N trong đó
S min : số biến trung gian ít nhất .
N: số hàng hay còn gọi là trạng thái rút gọn.
- Mã hoá biến trung gian.
Bớc 6:
Viết ma trận trạng thái theo biến trung gian.
Bớc 7:
Viết ma trận Các-nô cho các biến ra.
Bớc 8:
Đa ra sơ đồ mạch điều khiển .
*Đặc điểm của phơng pháp này dài dòng rất phức tạp nên rễ có thể bị nhầm
lẫn trong quá trình tổng hợp .

2. Phơng pháp hàm tác động

-16LP C T9 K3

đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Thông thờng các biến cố trong hệ sơ đồ kép xẩy ra theo dòng thời
gian ( các khoảng thời gian nối tiếp nhau ). Do đó dãy các sự kiện có thể
mô tả dới dạng một ký hiệu hàm dới đây:
F= A-X-Y+B-X+Z-B+Y+C-Z+A+Z+Y.
(1)
Chúng ta ký hiệu của hàm (1) nh sau :
Sự xuất hiện của tín hiệu A làm X hoạt động. X hoạt động dẫn đến
ngừng làm việc của Y. B xuất hiện làm ngừng hoạt động của phần tử X,..
Đối với các biến vào mang dấu (+) hoặc dâu (-) đứng trớc các ký
hiệu của tín hiệu (A,B,C.) chỉ rõ tín hiệu đó xuất hiện hoặc bị mất do các
yếu tố điều khiển từ ngoài ( có thể do công nghệ). Những tín hiệu vào chỉ
xuất hiện dấu (+) (nh A và C trong 1) thì đợc hiểu rằng những tín hiệu đó
là những tín hiệu xung chỉ xuất hiện trong thời gian ngắn trong quá trình
làm việc của hệ ( nh việc án tay vào nút ấn rồi lại nhả ra ngay ). Những tín
hiệu nh vậy đợc ký hiệu A
Còn những tín hiệu có dấu + và - đứng trớc là những tín hiệu thế chỉ rõ sự
xuất hiện của nó phụ thuộc chặt chẽ vào yếu tố điều khiển bên ngoài ( nh
tín hiệu B ở 1).
Đối với các biến ra của đối tợng điều khiển (X, Y, Z,.) dấu + đứng
trớc phần tử chỉ rõ phần tử đó đợc đa vào hoạt động nhờ sự hoạt động hoặc
ngừng hoạt động của tín hiệu đứng sát trớc nó, dấu - đứng trớc phần tử nào
thì phần tử đó bị ngừng hoạt động gây nên do phần tử đứng sát trớc nó. Ví
dụ +X nghĩa là phần tử X đợc đa vào hoạt động nhờ sự xuất hiện của biến
điều khiển A. Ký hiệu Y chỉ rõ Y ngừng hoạt động là do X hoạt động

Có trờng hợp một biến cố có thể gây nên việc chuyển đồng thời các trạng
thái của một số phần tử. Ví dụ : A(+Y,-Z)-X
(2)
Chúng ta hiểu (2) nh sau . Biến vào A xuất hiện làm cho Y và Z
cùng chuyển trạng thái ( Y hoạt động, Z ngừng hoạt động ). Việc chuyển
trạng thái của Y và Z dẫn đến việc ngừng hoạt động của biến X.
* Các Bớc tiến hành :
Bớc 1:
Từ công nghệ đã cho ngời ta thiết kế phải xác định đợc tín hiệu nào
là phải có. Quy ớc là dùng chữ cái ở đầu bảng chữ cái để ký hiệu tín hiệu
đầu vào. Có 2 loại tín hiệu dạng thế ( tín hiệu không tự phục hồi ) và tín
hiệu dạng xung ( tín hiệu tự phục hồi ).
* Quy ớc :
+ Nếu chỉ thấy có +A mà không có A thì A là tín hiệu xung .
+ Nếu có cả + A và - A thì A là tín hiệu thế .
Xác định hệ thống đang xét có những tín hiệu ra nào. Thờng dùng
những chữ cái ở cuối bảng chữ cái để ký hiệu tín hiệu đầu vào. Tín hiệu ra
thờng là tín hiệu dạng thế.
* Quy ớc :
+X: Tồn tại tín hiệu ra.
-17LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

-X: không tồn tại tín hiệu ra.
Dùng các chữ cái ở giữa bảng chữ cái để ký hiệu cho các biến phụ
và chúng tuân theo quy luật + ,-.

Bớc 2:
Biểu diễn trạng thái của công nghệ theo dãy các biến cố xảy ra của
công nghệ .
Bớc 3 :
Tìm các chu kỳ hoạt động của các biến ra. Chu kỳ đợc tính từ lúc
xuất hiện đến khi mất , vậy nên một biến có thể có nhiều chu kỳ.
Bớc 4:
Tìm hàm tác động của biến ra và biến trung gian. Khi tìm đợc hàm
điều khiển thì phải xét có thoả mãn công nghệ hay không với điều kiện là
hàm đóng và hàm cắt đều không đổi giá trị trong thời gian đóng và thời
gian cắt. Nếu giá trị thay đổi cần phải thêm biến phụ.
Bớc 5:
Đa ra sơ đồ điều khiển .
* Đặc điểm của phơng pháp này là gọn nhẹ nhng độ chính xác không cao.
khi tổng hợp những mạch kép phức tạp có nhiều biến thì nên dùng phơng
pháp này.
3. phơng pháp Grapcet
* Các bớc tiến hành
Bớc 1 :
Thiết lập Grapcet 1.
Bớc 2:
Thiết lập Grapcet 2 nhờ việc rút gon Grapcet1.
Bớc 3:
Xác định tín hiệu vào / tín hiệu ra .
Bớc 4:
Dùng phần tử trung gian 2 đầu vào là Trigơ để biểu diễn mạch.
Bớc 5:
Thiết lập mạch điều khiển.
* Đặc điểm của phơng pháp này là độ chính xác cao nhng cồng kềnh dài
dòng nên chỉ dùng đối với trờng hợp ít biến .

-18LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Chơng II
Khí cụ điện
I. Định nghĩa
Khí cụ điện là những thiết bị dùng để đóng cắt, điều khiển , điều
chỉnh và bảo vệ các lới điện, mạch điện, máy điện và các máy móc sản
xuất. Ngoài ra nó còn đợc dùng để kiểm tra và điều chỉnh các quá trình
không điện khác.
Khí cụ điện đợc sử dụng rộng rãi ở các nhà máy phát điện , các trạm
biến áp ,, trong các xí nghiệp công nghiệp , nông nghiệp lâm nghiệp, thuỷ
lợi, giao thông và quốc phòng
ở nớc ta khí cụ điện hầu hết đợc nhập từ nhiều nớc khác nhau trên
thế giới, nên qui cách không thống nhất, việc bảo quản và sử dụng có nhiều
thiếu xót nên h hỏng khá nhiều, gây thiệt hại đáng kể về kinh tế. Do đó việc
nâng cao chất lợng sử dụng, bổ túc kiến thức bảo dỡng, bảo quản và kỹ
thuật sữa chữa khí cụ phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới của nớc ta là
nhiệm vụ quan trọng cần thiết hiện nay.
II. phân loại
Để thuận tiện cho nghiên cứu sử dụng và sửa chữa khí cụ điện, ngời
ta phân loại nh sau.
1. Theo công dụng gồm có :
- Khí cụ điện dùng để đóng cắt lới điện, mạch điện, (ví dụ : cầu dao,
áptômat, máy ngắt ).

- Khí cụ điện dung để mở máy, điều chỉng tốc độ, điều chỉnh điện
áp và dòng điện (ví dụ :công tắc tơ, khởi động từ, bộ khống chế, biến trở ,
điện trở).
-Khí cụ điện dùng duy trì tham số điện ở giá trị không đổi ( vi dụ :
thiết bị tự động điều chỉnh điện áp, dòng điện, tần số, tốc độ, nhiệt độ .).
- Khí cụ điện dùng bảo vệ lới điện, máy điện ( ví dụ : rơle, áptômat,
cầu chì ..)
- Khí cụ điện đo lờng ( ví dụ : máy biến dòng, máy biến áp đo lờng ).
2. Theo điện áp gồm có :
-Khí cụ điện cao thế: đợc chế tạo để dùng ở điện áp định mức từ
1000v trở lên.
- Khí cụ điên hạ thế chế tạo để dùng ở điện áp dới 1000v ( thờng chỉ
đến 660v)
3. Theo loại dòng điện :
-19LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

- Khí cụ điện dùng trong các mạch điện một chiều và xoay chiều .
4. Theo nguyên lý làm việc có các loại :
- Điện tử, cảm ứng, nhiệt độ, có tiếp điểm và không tiếp điểm
5. Theo điều kiện làm việc và dạng bảo vệ gồm có :
- Khí cụ điện làm việc ở vùng nhiệt đới, ở vùng có nhiều rung động ,
vùng có khí nổ, ở môi trờng có chất an mòn hoá học, loại để hở, loại bọc
kín .
III . Các yêu cầu cơ bản đối với khí cụ điện
* Khí cụ điện cần phải thoả mãn các yêu cầu sau :

- Khí cụ điện phải đảm bảo sử dụng lâu dài với các thông số kỹ thuật
ở định mức. Nói một cách khác: dòng điện qua vật dẫn không đợc vợt qua
trị số cho phép, vì nếu không sẽ không sẽ làm nóng khí cụ điện và chóng
hỏng.
- Khí cụ điện phải ổn định nhiệt và ổn định điện động. Vật liệu phải
chịu nóng tốt và có cờng độ cơ khí cao vì khi quá tải hay ngắn mạch , dòng
điện lớn có thể làm khí cụ điện bị h hỏng hay biến dạng.
- Vật liệu cách điện phải tốt để khi xảy ra quá điện áp trong phạm vi
cho phép , khí cụ điện không bị chọc thủng.
- Khí cụ điện phải đảm bảo làm việc chính xác, an toàn , song phải
gọn nhẹ, rẻ tiền và dễ gia công, dễ lắp giáp , để kiểm tra và sửa chữa.
- Ngoài ra khí cụ điện phải làm việc ổn định ở các điều kiện khí hậu
và môi trờng yêu cầu.
IV. Khí cụ điện điều khiển băng tay.
1. máy biến áp
a. Khái niệm: Máy biến áp là một thiết bị lu trữ từ tĩnh làm việc đợc dựa
trên nguyên lý cảm ứng điện từ dùng để biến đổi các thông số điện năng
nh dao động, điện áp nhng vẫn giữ nguyên thông số. Trong các sơ đồ MBA
đợc kí hiệu nh h1.
i1

i2

U1

U2

h1

-20LP C T9 K3

đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

b. Cấu tạo của máy biến áp
Gồm 2 phần :
Lõi thép : Dùng để làm mạch dẫn từ thông chính đồng thời đợc dùng để
làm khung quấn dây quấn, phần trụ (phần đợc quấn dây)và phần gông
(không đợc quấn dây). Lõi thép gồm nhiều lá thép kĩ thuật hình chữ nhật
hoặc hình tròn sơn cách điện ghép lại với nhau.
Cuộn dây: Thờng là dây đồng, bao gồm cuộn dây sơ cấp (cuộn dây đợc
nối với lới điện) và cuộn thứ cấp (cuộn dây đợc nối với tải).
c. Nguyên lý làm việc .
Cấp vào sơ cấp 1 nguồn điện áp u1 làm xuất hiện dòng điện chạy trong
cuộn dây sơ
cấp làm phát sinh từ thông trong lõi thép và cảm ứng ra sức điện động u2
trên cuộn dây
thứ cấp .
d. Phân loại :
- Máy biến áp trị số điện áp từ thấp lên cao máy tăng áp
- Máy biến áp trị số thay đôỉ từ cao xuống thấp máy hạ áp
2. Cầu dao
CD

a. Định nghĩa và công dụng
Cầu dao là mộtn loại khí cụ điện đóng ngắt dòn điện bằng tay đơn
giản nhất đợc sử dụng trong các mạch điện có điện áp nguồn cung cấp dến
220v và 380v điện xoay chiều.

Cầu dao thờng đợc dùng để đóng ngắt mạch điện công suất nhỏ và
khi làm việc không cần thao tác đóng ngắt nhiều lần. Nếu điện áp cao hơn
hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao chỉ làm nhiệm
vụ đóng ngắt không tải. Vì trong trờng hợp này khi ngăt mach hồ quang
sinh ra rất lớn, tiếp xúc bị phá huỷ trong thời gian rất ngắn và khơi mào cho
việc phát sinh hồ quang giữa các pha; từ đó vật liệu cách điện sẽ bị hỏng,
nguy hiểm cho thiết bị và ngời thao tác. Cầu dao cần phải đảm bảo ngắt
điện tin cậy các thiết bị dùng ra khỏi nguồn điện. Do đó khoảng cánh tiếp
xúc tiếp xúc giữa điện đến và đi, tức chiều dài lới dao phải lớn hơn 50mm.
Đối với cầu dao phải đảm bảo an toàn khi đóng ngắt, cần có biện pháp dập
hồ quang điện khi ngắn mạch dòng điện. Tốc độ di chuyển, lới dao tiếp xúc
càng nhanh, thời gian dập hồ quang sẽ càng ngắn. Vì vậy ngời ta thờng làm
thêm lỡi dao phụ có lò xo bật nhanh ở các cầu dáôc dòng điện 1 chiều định
mức lớn hơn 30A.
Đối với cầu dao có dòng điện xoay chiều lớn hơn 75A, hồ quang đợc
kéo dài do tác dụng của lực điện động, và đợc dập tắt ở thời điểm dòng điện
-21LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

qua số không, nên không cần kết cấu có lới dao phụ. Đôi khi ở cầu dao ngời
ta cũng bố trí cả cầu chì để bảo vệ ngắn mạch.
b. cấu tạo
* cầu dao có cấu tạo rất đơn giản gồm có:
- Tiếp điểm động (thân dao ) mà ở đầu có tay cầm bằng vật liệu cách
điện, đầu kia gắn trên trục quay bắt vào đế cách điện ( bằng sứ hay bằng
nhựa).

- Tiếp điểm tĩnh ( còn gọi là má dao) gồm 2 lá đồng.
- Các tiếp điểm của cầu dao thờng đợc làm bằng đồng và đợc mạ
bạc.
c. Hoạt động
Khi đóng, thân dao chém vào má dao nhờ lực đàn hồi của má dao ép
vào thân nên điện trở tiếp xúc bé của tiếp điểm tĩnh của cầu dao.
d. Phân loại
- Theo điện áp định mức có các loại :250v, 500v.
- Theo dòng điện định mức có các loại:15, 25, 30, (40), 60, 75, 100,
150, 200, 300, 350, 600, 1000A.
- Theo vật liệu cách điện có các loại: đế sứ, đế nhựa, đế đá, bakêlit.
- Theo điều kiện bảo vệ có các loại: loại có hộp che chắn và loại
không hộp.
- Theo yêu cầu cần sử dụng ngời ta chế tạo cầu dao có cầu chì bảo
vệ và cầu dao không có cầu chì bảo vệ.
3.Công tắc
Ký hiệu :
công tắc tơ đơn

k
Công tắc tơ kép

k

a. Định nghĩa và công dụng
-22LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Công tắc là một loại khí cụ điện đóng ngắt dòng điện bằng tay kiểu
hộp, đùng để đóng ngắt mạch điện có công suất bé, có điện áp một chiều
đến 440v, và điện áp xoay chiều đến 500v.
Công tắc thờng dùng làm cầu dao tổng cho các máy công cụ, dùng
đóng mở trực tiếp cho các động cơ điện có công suất bé, hoặc dùng để đổi
nối, khống chế trong các mạch điện tự động. Có khi dùng để thay đổi chiều
quay của động cơ điện, hoặc đổi cách đấu cuộn dây stato động cơ từ sao
sang tam giác.
Công tắc hộp làm việc chắc chắn hơn cầu dao, dập hồ quang nhanh
hơn vì thao tác ngắt nhanh và dứt khoát hơn cầu dao.
b. Phân loại và cấu tạo
*. Theo hình dạng bên ngoài ngời ta chia công tắc ra làm 3 loại:
-Loại hở.
- Loại bảo vệ.
- Loại kín.
*. Theo công dụng ngời ta chia công tắc ra làm các loại sau:
- Công tắc đóng ngắt trực tiếp.
- Công tắc chuyển mạch (hay công tắc vạn năng).
- Công tắc hành trình và cuối hành trình.
*. Công tắc vạn năng dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch điện các cuộn
dây hút của công tắc tơ, khởi động từ, chuyển đổi các mạch điện ở các
dụng cụ đo lờngNó đợc dùng trên các mạch điều khiển có điện áp đến
440v một chiều và đến 500v xoay chiều, 50HZ.
*. Công tắc hành trình dùng để đóng, ngắt ở mạch điện điều khiển trong
truyền động điện tự động hoá, tuỳ thuộc vị trí cữ gạt ở các cơ cấu chuyển
động cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt
điện ở cuối hành trình để đảm bảo an toàn.
. Cấu tạo công tắc tơ hộp

- Phần chính là các tiếp điểm tĩnh gắn trên các vành nhựa bakêlit.
- Các cách điện có đầu vặn vít chìa ra khỏi hộp.
- Các tiếp điểm động gắn trên cùng trục và cách điện với trục, nằm
trong các mặt phẳng khác nhau tơng ứng với các vành.
Khi quay trục đến vị trí thích hợp, sẽ có một số tiếp điểm động đến
tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh, còn số khác rời khỏi tiếp điểm tĩnh. Chuyển
dịch tiếp điểm động nhờ cơ cấu cơ khí có núm vặn. Ngoài ra còn có lò xo
phản kháng đặt vào trong vỏ để tạo nên sức bật nhanh làm cho hồ quang đợc dập tắt nhanh chóng.
. Cấu tạo công tắc tơ vạn năng
Gồm các đoạn riêng rẽ cách điện với nhau và lắp cùng trên một trục
có tiết diện vuông. Các tiếp điểm sẽ đóng và mở nhờ xoay vành cách điện
lồng trên trục khi ta vặn công tắc. Tay gạt công tắc vạn năng có thể có một
-23LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

số vị trí chuyển đổi , trong đó các tiếp điểm của các đoạn sẽ đóng hoặc ngắt
theo yêu cầu.
Công tắc vạn năng đợc chế tạo theo kiểu tay gạt có các vị trí cố định
hoặc lò xo phản hồi về vị trí ban đầu(vị trí không).
4. Nút nhấn
Bao gồm nút nhấn tự phục hồi (h.8a)và nút nhấn không tự phục hồi (h.8b).
Ký hiệu:
Thờng mở :
M
Thờng đóng :

D

H8.a
1MT

3MT

2MT

H8.b
a. Định nghĩa và công dụng
Nút nhấn còn gọi là nút điều khiển, là một loại khí cụ điện dùng để
đóng cắt 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 .ở
mạch điện một chiều điện áp đến 440v và mạch điện xoay chiều điện áp
đến 500v, tần số 50-60Hz.
Nút nhấn đợc thông dụng để khởi động, dừng và đảo chiều quay
động cơ điện bằng cách đóng và ngắt các mạch cuộn dây hút của các công
tắc tơ, khởi động từ mắc ở mạch động lực của động cơ.
Nút nhấn thờng đợc đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút
ấn.
Nút ấn thờng đợc nghiên cứu chế tạo để làm việc trong môi trờng
không ẩm ớt , không có hơi hoá chất và bụi bẩn.
-24LP C T9 K3


đồ án tốt nghiệp

trờng cđcn hà nội

Nút nhấn có thể bền tới 1.000.000 lần đóng ngắt không tải và
200.000 lần đóng ngắt có tải. Khi ấn nút, đòn gánh tiếp điểm động bắt đầu
mở mạch điện này và sau đó đóng mạch điện kia.
b. Cấu tạo
Nút nhấn có thể có những tiếp điểm thờng mở, thờng đóng và những
tiếp điểm khác.
Nút ấn có: 1 tiếp điểm thờng mở , thờng đóng.
1 tiếp điểm động kiểu cầu.
Tiếp điểm thờng làm bằng đồng hay bạc. khi ta ấn lên núm của tiếp
điểm cần nối qua trục và lò xo tiếp điểm sẽ mở một mạch và đóng một
mạch điều khiển khác. Khi thôi không ấn nữa thì phần động(núm điều
khiển ) với trục và tiếp điểm cần trở về trạng thái ban đầu dới tác dụng của
lò xo.
c.Phân loại
*. Theo hình dạng bên ngoài, ngời ta chia nút ấn thành 4 loại:
- Loại hở.
- Loại bảo vệ.
- Loại bảo vệ chống nớc và chống bụi.
- Loại bảo vệ chống nổ.
+Nút ấn kiểu hở thờng đợc đặt bên trên mặt một giá đặt trong bảng điện,
hộp nút ấn hay ở tủ điện.
+ Nút ấn kiểu bảo vệ thờng đợc đặt trong một vỏ nhựa hay vỏ sắt có dạng
hình hộp.
+Nút ấn kiểu bảo vệ chống nớc đợc đặt trong một vở kín khít để tránh khỏi
nớc lọt vào.
+Nút ấn kiểu bảo vệ chống bụi nớc đợc đặt trong một vỏ cacbua đúc kín
khít để chống ẩm và bụi lọt vào.
+Nút ấn kiểu chống nổ: đợc dùng trong các hầm lò (mỏ than) hoặc ở nơi có
khí nổ lẫn trong không khí. Cấu tạo của nó đặc biệt kín không thể lọt đợc
tia lửa ra ngoài và đặc biệt vững chắc để không bị phá vỡ khi nổ.

*. Theo yêu cầu điều khiển ngời ta chia nút ấn ra làm 3 loại :
- Loại 1 nút ấn
- Loại 2 nút ấn
- Loại 3 nút ấn.
*. Theo kết cấu bên trong nút ấn có 2 loại :
- Nút ấn có đèn báo.
- Nút ấn không có đèn báo.

d. Một số thông số kỹ thuật của nút ấn
-25LP C T9 K3