thiết kế chế tạo sa hình mạch điện điều khiển hệ thống lạnh công nghiệp phục vụ giảng dạy tại trường đh spkttp hcm

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

THIẾT KẾ CHẾ TẠO SA HÌNH MẠCH ĐIỆN
ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LẠNH CÔNG NGHIỆP
PHỤC VỤ GIẢNG DẠY TẠI TRƯỜNG
ĐH SPKTTP.HCM
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T2011- 44

S KC 0 0 3 3 4 8

Tp. Hồ Chí Minh, 2011


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

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ CHẾ TẠO SA HÌNH MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
HỆ THỐNG LẠNH CÔNG NGHIỆP PHỤC VỤ GIẢNG DẠY
TẠI TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HCM

Mã số: T2011-44

Chủ nhiệm đề tài: ThS Lại Hồi Nam

TP. HCM, Tháng 12 năm 2011


ThS. Lại Hoài Nam

MỤC LỤC
Trang
Phần 1 : Đặt vấn đề

2

1.1 Đối tượng nghiên cứu.

2

1.2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

3

1.3 Phương pháp nghiên cứu – Cơ sở lý thuyết

3

1.4 Nội dung nghiên cứu

3

1.4.1 Những vấn đề còn hạn chế

3

Phần 2: Giải quyết vấn đề

3

2.1.1 Chế tạo sa hình mạch điện điều khiển hệ thống

4

lạnh cơng nghiệp.
2.1.1.1 Thiết kế sơ đồ ngun lý.

6

2.1.1.2 Chế tạo sa hình

6

2.1.1.3 Kết quả đạt được

12

2.1.1.4 Ứng dụng của sa hình

12

2.2 Tính khoa học.

12

2.3 Khả năng triển khai ứng dụng vào thực tế.

13

Phần 3: Kết luận

14

3.1 Kết luận.

14

3.2 Đề nghò.

14

Tài liệu tham khảo

15

1


ThS. Laïi Hoaøi Nam

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển hệ thống lạnh công nghiệp
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển hệ thống lạnh công nghiệp
Hình 3: Relay bảo vệ quá dòng
Hình 4: Nguyên lý cấu tạo của relay bảo vệ quá dòng
Hình 5: Contactor
Hình 6: Nguyên tắc cấu tạo contactor
Hình 7: Relay trung gian
Hình 8: Relay áp suất 2 block
Hình 9: nguyên tắc cấu tạo relay áp suất kép của Danfoss
Hình 10: Sơ đồ bố trí thiết bị trên sa hình
Hình 11: Sa hình mạch điện thực tế

2


ThS. Lại Hoài Nam

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU
Thực tập điện lạnh là một mơn học rất quan trọng trong việc hình thành cho
sinh viên kỹ năng tay nghề và khả năng nhận biết những hư hỏng của máy móc và của
hệ thống lạnh, từ đó tiến hành sửa chữa thi cơng lắp đặt trong thực tế. Nhằm giúp cho
sinh viên nắm bắt vững hơn trong q trình học, cũng như trang bị thêm những dụng
cụ, đồ nghề dạy học trong q trình giảng dạy thực tập cho sinh viên chun ngành
Cơng nghệ Nhiệt-Điện lạnh, việc thiết kế những mơ hình thực tế nói chung và sa hình
mạch điện hệ thống lạnh nói riêng là u cầu cần thiết.

1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI.
Đề tài “Thiết kế chế tạo sa hình mạch điện điều khiển hệ thống lạnh công
nghiệp phục vụ giảng dạy tại trường ĐH SPKT Tp.HCM” nhằm mục đích tạo ra
một mơ hình thực tế giúp cho người dạy và học có thể thao tác trực tiếp trên mơ hình,
tăng khả năng nhận thức của sinh viên trong việc tiếp cận bài học.
Đề tài trên cũng giúp cho sinh viên chuyên ngành Nhiệt-Điện lạnh có một
cách nhìn thực tế hơn khi trực tiếp làm việc trên sa hình mạch điện thực tế được bố
trí thuận tiện và tập trung trên một không gian hợp lí. Từ đó các em có thể chủ
động, sáng tạo để có thể thiết kế, thi công mạch điện điều khiển cho các hệ thống
khác khi các em trực tiếp thực hiện công việc.
1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU – CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
Dựa trên lý thuyết về tự động hoá điều khiển hệ thống lạnh, kết hợp với
những thiết bò điều khiển đặc thù trong hệ thống nhiệt lạnh và các khí cụ điện
nhằm thi công mạch điện điều khiển ứng dụng cho hệ thống.

3


ThS. Lại Hoài Nam

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
1.4.1 Những vấn đề còn hạn chế.
Hiện tại, xưởng nhiệt điện lạnh được trang bò tương đối đầy đủ trang thiết bò
phục vụ cho việc giảng dạy thực tập nói chung và thực tập điện lạnh 3 nói riêng.
Tuy nhiên các thiết bò điện điều khiển của hệ thống lạnh trong xưởng đi kèm
nguyên cụm với máy móc nên để có thể mang trực tiếp vào bài giảng trong phòng
học là không thể, điều này gây khó khăn cho sinh viên trong quá trình nhận thức.

4


ThS. Lại Hoài Nam

PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
2.1.1 Chế tạo sa hình mạch điện điều khiển hệ thống lạnh công nghiệp
2.1.1.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý.

Hình 1: Sơ đồ ngun lý mạch điện điều khiển hệ thống lạnh cơng nghiệp
5


ThS. Laïi Hoaøi Nam

Hình 2 Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển hệ thống lạnh công nghiệp

6


ThS. Lại Hoài Nam

2.1.1.2 Chế tạo sa hình.
2.1.1.2.1 Giới thiệu các thiết bò chính sử dụng trong sa hình mạch điện điều khiển.
a) Relay nhiệt.
* Công dụng
Relay nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi quá
tải, thường dùng kèm với khởi động từ, contactor. Thông thường dùng relay nhiệt
để bảo vệ quá tải, người ta phải đặt kèm với cầu chì để bảo vệ ngắn mạch.

Hình 3: Relay bảo vệ q dòng

* Nguyên tắc cấu tạo
Nguyên lý cấu tạo của một loại relay nhiệt được trình bày như hình
2.2

Hình 4: Nguyên lý cấu tạo của relay bảo vệ q dòng
a) Trạng thái đóng; b) Trạng thái cắt
1 – phần tử đốt nóng; 2 – băng kép; 3 – đòn xoay;
4 – tiếp điểm tónh; 5 – nút 7reset; 6 – lò xo; 7 – tiếp điểm động


ThS. Lại Hoài Nam

* Nguyên tắc hoạt động
Khi dòng điện phụ tải chạy qua, phần tử đốt nóng (1) sẽ nóng lên và tỏa
nhiệt ra xung quanh. Băng kép (2) bò hơ nóng sẽ cong lên trên. Nếu trong phạm

vi nhiệt độ cho phép ứng với dòng phụ tải nào đó thì đòn xoay (3) vẫn tì đầu trên
vào băng kép (2) và mạch làm việc bình thường. Nếu phụ tải bò quá tải, sau một
thời gian bò hơ nóng cao hơn, băng kép (2) sẽ cong lên nữa và rời khỏi đầu trên
của đòn xoay (3). Lò xo (6) sẽ kéo đòn xoay (3) quay ngược chiều kim đồng hồ.
Đầu dưới đòn xoay (3) sẽ quay sang phải và kéo theo thanh kéo cách điện (7).
Tiếp điểm thường đóng 4 mở ra, cắt mạch điều khiển và từ đó mạch động lực bò
cắt (hình b).
Khi relay đã cắt sự cố quá tải, không còn dòng điện qua phần tử đốt nóng
(1) nên băng kép (2) nguội dần và cong xuống nhưng chỉ tì lên đầu trên của đòn
xoay (3) (hình b), vì vậy tiếp điểm (4) không tự đóng lại được. Muốn relay trở lại
trạng thái ban đầu để tiếp tục nhiệm vụ bảo vệ quá tải, phải ấn nút phục hồi (5)
để đẩy đòn xoay (3) thuận chiều kim đồng hồ. Đầu tự do của băng kép sẽ tụt
xuống, chèn giữa đòn xoay (3) ở vò trí đóng tiếp điểm (4) (hình a).
Relay nhiệt có quán tính nhiệt lớn vì khi dòng tải qua phần tử đốt nóng tăng
lên thì cần phải có một thời gian để nhiệt truyền tới băng kép, làm băng kép
cong lên. Vì thế mà relay nhiệt không có tác dụng cắt mạch tức thời khi dòng
điện tăng lên mạnh nghóa là không bảo vệ được sự cố ngắn mạch.

8


ThS. Lại Hoài Nam

b) Contactor.
* Công dụng.
Contactor là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa tự động hoặc bằng
nút ấn các mạch điện lực có phụ tải, điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A.

Hình 5: Contactor

* Nguyên tắc cấu tạo
Nguyên tắc cấu tạo của một contactor được trình bày trên hình 2.6.

Hình 6– Nguyên tắc cấu tạo contactor
LX – lò xo; Fe – lõi sắt; K – cuộn hút;
C – cần; a,b,c – tiếp điểm động lực
1,2 – tiếp điểm mạch điều khiển

9


ThS. Lại Hoài Nam

* Nguyên lý làm việc
Phần chính của một contactor là cuộn hút điện từ K (hình), và hệ thống các
tiếp điểm. Khi cuộn K không có điện, lò xo LX kéo cần C mở các tiếp điểm
thường mở (gồm các tiếp điểm động lực a, b, c và tiếp điểm điều khiển 1), đồng
thời đóng tiếp điểm thường đóng (tiếp điểm 2). Khi cấp điện cho cuộn K, lõi sắt
Fe bò hút, kéo căng lò xo LX và cần C đóng các tiếp điểm thường mở (tiếp điểm
1, a, b, c) và cắt tiếp điểm thường đóng (tiếp điểm 2). Tùy theo mục đích sử dụng
mà các tiếp điểm được nối vào mạch lực hay mạch điều khiển một cách thích
hợp.
c) Relay trung gian.

Hình 7: Relay trung gian

Nhiệm vụ của relay trung gian là khuếch đại các tín hiệu điều khiển, liên
kết giữa các phần tử điều khiển khác nhau.
Relay trung gian thường là relay điện từ. Số lượng tiếp điểm của relay
trung gian thường nhiều hơn các loại relay khác. Relay trung gian có độ phân

cách về điện tốt giữa mạch cuộn hút và mạch tiếp điểm.
d) Relay áp suất.
Relay áp suất là dụng cụ chuyển đổi các tín hiệu áp suất và hiệu áp suất
thành tín hiệu đóng cắt của tiếp điểm điện (ON/OFF).
10


ThS. Lại Hoài Nam

*Relay áp suất kép (Relay áp suất hai block).

Hình 8: Relay áp suất 2 block

Nếu relay áp suất đơn chỉ nhận một tín hiệu áp suất thì relay áp suất kép
nhận hai tín hiệu áp suất, khống chế đồng thời hai áp suất nhưng chỉ tác động lên
một tiếp điểm chung. Như vậy, relay áp suất kép gồm relay áp suất cao và relay
áp suất thấp được tổ hợp chung lại trong một vỏ thực hiện chức năng của hai
relay, ngắt điện cho máy nén khi áp suất cao vượt quá mức cho phép và khi áp
suất thấp hạ xuống dưới mức cho phép. Hình 9giới thiệu cấu tạo của một relay
áp suất kép của Danfoss.

11


ThS. Lại Hoài Nam

1 – Vít đặt áp thấp
2 – Vít vi sai áp thấp
3 – Tay đòn chính phía hạ áp
4 – Khóa vít điều chỉnh

5 – Vít đặt áp cao
6 – Lối luồn dây điện
7 – Nút reset
Hình 9 Cấu tạo relay áp suất
kép của Danfoss

Về nguyên tắc làm việc đóng ngắt tiếp điểm cũng giống như loại relay áp
suất đơn nhưng với loại kép thì khi relay ngắt tiếp điểm bởi tác động của áp suất
cao thì dù áp suất thấp là bao nhiêu mạch cũng không đóng lại, có nghóa là tác
động của phía cao áp không phụ thuộc vào phía hạ áp. Điều này giúp đảm bảo
an toàn cho phía áp cao.
Khi lắp đặt các loại relay áp suất cần lưu ý ống nối từ ống hút hoặc ống
đẩy vào relay nên ở vò trí phía trên ống để ngăn dầu lọt vào hộp xếp, vì nếu để
dầu lọt vào hộp xếp lâu ngày có thể hộp xếp bò bó không hoạt động được một
cách hoàn hảo và cũng không đảm bảo cho các tiếp điểm làm việc bình thường.
2.1.1.2.2 Bố trí thiết bò trên sa hình.

12


ThS. Laïi Hoaøi Nam

Hình 10: Sơ đồ bố trí thiết bị trên sa hình

13


ThS. Lại Hoài Nam

2.1.2 Kết quả đạt được.

Hình 11: Sa hình mạch điện thực tế
2.1.3 Ứng dụng của sa hình.
- Giảng dạy mạch điện khởi động và dừng động cơ.
- Giảng dạy mạch điện khởi động sao tam giác cho động cơ.
- Giảng dạy mạch điện bảo vệ, báo sự cố.
- Giảng dạy mạch điện điều khiển hệ thống lạnh công nghiệp.
2.2 TÍNH KHOA HỌC.
Với cách bố trí thiết bò trên sa hình và ứng dụng để giảng dạy các mạch điện
theo đề cương giảng dạy của môn học thực tập điện lạnh 3, sa hình đã đáp ứng
được mục tiêu và yêu cầu của việc nâng cao chất lượng dạy và học, giúp cho sinh
viên có cách tiếp cận với môn học trực quan hơn, sinh động hơn.

14


ThS. Lại Hoài Nam

2.3 KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI VÀO ỨNG DỤNG THỰC TẾ.
Sa hình có thể ứng dụng làm thiết bò giảng dạy trong môn học thực tập điện
lạnh 3 trong chuong trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt- Điện lạnh
tại trường ĐH SPKT Tp.HCM.

15


ThS. Lại Hoài Nam

PHẦN 3:

KẾT LUẬN

3.1 KẾT LUẬN.
Đề tài đã hoàn thành mục tiêu và kế hoạch đặt ra, có thể áp dụng ngay để
giảng dạy.
3.2 ĐỀ NGHỊ.
Sa hình mạch điện vẫn đang còn thiếu một số thiết bò quan trọng khác, nhưng do
kinh phí thực hiện đề tài còn hạn hẹp nên vẫn chưa thể thực hiện hoàn chỉnh. Đề
nghò các cấp có thẩm quyền xem xét để có thể phát triển và hoàn thiên thêm đề
tài.

16


ThS. Lại Hoài Nam

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn tuỳ: Máy và thiết bò lạnh, NXB giáo dục.
[2] Nguyễn Đức Lợi: Tự động hoá hệ thống lạnh, NXB giáo dục.
[3] ASHARE HAND BOOK: REFRIGERATION 2002.

17