Giáo trình Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử

Khoa CNKT Điện – Điện tử
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh 1
Khoa CNKT Điện – Điện tử
MỤC LỤC
Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN...........................................................3
1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN...................................................3
1.1.1. Định nghĩa.........................................................................................................3
1.1.2. Cấu tạo...............................................................................................................3
1.1.3. Phân loại............................................................................................................3
1.2. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.........................................................................5
1.2.1. Cấu tạo của động cơ điện một chiều................................................................5
1.2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập................................8
1.2.3 các phương pháp điều chỉnh tốc độ................................................................13
1.3. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ.......................................................................13
1.3.1. Đặc điểm...........................................................................................................13
1.3.2. Phân loại..........................................................................................................13
1.3.3. Cấu tạo.............................................................................................................13
1.3.4. Nguyên lý làm việc............................................................................................15
1.3.5. Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha..........................................................16
1.4. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ.............................18
1.4.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực.............................................18
1.4.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số....................................................19
1.4.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cấp cho Stato...........................20
1.4.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch roto của động cơ roto dây
quấn...........................................................................................................................21
Chương 2 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH PLC S7-300...........................22
2.1. Giới thiệu chung về PLC S7-300.......................................................................22
2.1.1. Các module của PLC S7-300..........................................................................23
2.1.2. Kiểu dữ liệu và phan chia bộ nhớ..................................................................28
2.1.3. Cấu trúc bộ nhớ CPU.....................................................................................29
2.1.4. Vòng quét chương trình..................................................................................31

2.1.5. Cấu trúc chương trình....................................................................................32
2.1.6. Những khối OB đặc biệt.................................................................................34
2.1.7. Tổ chức bộ nhớ của CPU................................................................................36
2.1.8. Xác định địa chỉ cho module mở rộng...........................................................37
2.1.9. Trao đổi dữ liệu giữa các CPU và các module mở rộng...............................38
2.2. Ngôn ngữ lập trình ............................................................................................40
2.2.1. Toán hạng địa chỉ............................................................................................40
2.2.2. Thanh Ghi Trạng Thái...................................................................................41
2.2.3. Nhóm lệnh logic tiếp điểm..............................................................................43
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh 2
Khoa CNKT Điện – Điện tử
2.2.4. Bộ thời gian (Timer).......................................................................................47
2.2.5. Bộ đêm counter...............................................................................................53
2.3. Sử dụng phần mềm STEP7...............................................................................56
2.3.1. Cài đặt phần mềm Step7................................................................................56
2.3.2. Soạn thảo một Project.....................................................................................58
2.3.3. Xây dựng cấu trình cứng và chương trình cho trạm PLC...........................59
Chương 3 ỨNG DỤNG CỦA PLC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN CÔNG
NGHIỆP....................................................................................................................64
3.1. Điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc...................64
3.2. Mở máy qua 3 cấp điện trở phụ........................................................................66
3.3. Điều khiển 3 băng tải.........................................................................................72
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh 3
Khoa CNKT Điện – Điện tử
Chương 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN
1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN
1.1.1. Định nghĩa
Máy điện là thiệt bị điện từ làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Dùng để
biến đổi dạng năng lượng cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại

biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc dùng để biến đổi thông số
điện như biến đổi U, I, F, số pha.
Máy điện là máy thường gặp nhiều trong các ngành kinh tế như: công nghiệp,
giao thông vận tải và trong các dụng cụ sinh hoạt trong gia đình.
1.1.2. Cấu tạo
Gồm hai phần chính:
Mạch từ (lõi thép)
Mạch điện (các dây quấn)
1.1.3. Phân loại
Máy điện có nhiều loại và được phận loại theo nhiều cách khác nhau:
+ Theo công suất
+ Theo cấu tạo
+ Theo chức năng
+ Theo loại dòng điện (xoay chiều, một chiều)
+ Theo nguyên lý làm việc
Phân loại theo nguyên lý làm việc được chia làm hai loại:
- Máy điện tĩnh: thường gặp là máy biến áp. Làm việc dựa trên hiện tượng
cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây không có chuyển động
tương đối với nhau.
Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng U
1
, I
1
, f thành điện
năng có thông số U
2
, I
2
, f hoặc ngược lại biến đổi U
2

, I
2
, f thành U
1
, I
1
, f.
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh 4
Khoa CNKT Điện – Điện tử
- Máy điện động (quay hoặc chuyển động thẳng): làm việc dựa vào hiện tượng
cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển
động tương đối với nhau gây ra. Loại máy điện này thường dùng để biến đổi điện
năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi điện năng thành cơ năng (máy
phát điện). Quá trình biến đổi có tính chất thuận nghịch nghĩa là máy điện có thể
làm việc ở chế độ máy phát hoặc động cơ.
Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng
1.2. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh 5
Máy điện tĩnh Máy điện động
Máy điện xoay
chiều
Máy điện một
chiều
Máy
phát
không
đồng
bộ
Máy đồng bộ
Máy

phát
đồng
bộ
Động
cơ
không
đồng
bộ
Máy không
đồng bộ
Máy
biến áp
Động
cơ đồng
bộ
Máy điện
Động
cơ một
chiều
Máy
phát
một
chiều
Khoa CNKT Điện – Điện tử
1.2.1. Cấu tạo của động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh và phần
động.
Hình 1-1. Cấu tạo động cơ điện một chiều
Phần tĩnh hay stato
Là phần đứng yên của máy (hình 1 – 1), bao gồm các bộ phận chính sau:

a) Cực từ chính
Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng
ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép
cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng
thép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông. Dây quấn kích từ
được quấn bằng dây đồng, và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một
khối tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt
trên các cực từ này được nối tiếp với nhau như trên (hình 1 - 2).
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh 6
Dây quấn phần ứng
Gông từ
Lõi sắt
Cực từ phụ
Dây quấn cực từ phụ

Dây quấn cực từ chính
Cực từ chính
stato
Khoa CNKT Điện – Điện tử
Hình 1-2. Cấu tạo cực từ chính
b) Cực từ phụ
Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi
thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây
quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ
máy nhờ những bulông.
c) Gông từ
Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong
động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn
thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.
d) Các bộ phận khác

Bao gồm:
- Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và
an toàn cho người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy còn có
tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang.
- Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than bao
gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp. Hộp
chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh 7
Khoa CNKT Điện – Điện tử
quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì
dùng vít cố định lại.
Phần quay hay rôto
Bao gồm những bộ phận chính sau :
a) Lõi sắt phần ứng
Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ
cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây
nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào.
Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông gió
để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục.
Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn
nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió. Khi máy làm
việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.
Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào
trục. Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto. Dùng giá rôto có
thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto.
b) Dây quấn phần ứng
phiÕn ®æi chiÒu
C¸ch ®iÖn
Hình 1-3. Sơ đồ cách quấn dây
Lương, Kiên, Liêm, Huỳnh 8