Thiết kế chế tạo bảng mạch điểu khiển động cơ phục vụ thí nghiệm thực hành điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

VIỆN KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

THIẾT KẾ CHẾ TẠO BẢNG MẠCH ĐIỀU
KHIỂN ĐỘNG CƠ PHỤC VỤ THÍ NGHIỆM
THỰC HÀNH ĐIỆN
Giảng viên hướng dẫn : ThS. PHẠM MẠNH TỒN
Cán bộ phản biện

: TRẦN ĐÌNH DŨNG

Sinh viên thực hiện

: BÙI HỮU TRÍ

Lớp

: 54K1 CNKT Đ ĐT

MSSV

: 135D5103010061

Nghệ An, 5/2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: BÙI HỮU TRÍ

Mã số sinh viên: 135D5103010061

Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điện – điện tử

Khoá: 54k1

Giảng viên hướng dẫn

: ThS. Phạm Mạnh Toàn

1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
“ thiết kế chế tạo bảng mạch điều khiển động cơ phục vụ thí nghiệm thực hành
điện“
2. Nhận xét của cán bộ phản biện:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

Nghệ An.Ngày

tháng

Cán bộ phản biện
( Ký, ghi rõ họ và tên )

năm 2018


LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng
góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cơ, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Phạm Mạnh Tồn, giảng viên Bộ
mơn kỹ thuật điện điện tử, Viện Vật lý và Công nghệ trường Đại học Vinh là người đã
tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt q trình làm hồn thiện đề tài. Em cũng xin
chân thành cảm ơn các thầy cơ giáo trong trường Đại học Vinh nói chung, các thầy cơ
trong Viện Vật lý và Cơng nghệ nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại
cương cũng như các mơn chun ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng
và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện,
quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học tập và hồn thành đồ án tốt
nghiệp này.
TP Vinh, ngày tháng

năm 2018

Sinh viên thực hiện

BÙI HỮU TRÍ

i


TĨM TẮT ĐỀ TÀI

Trong đồ án này tơi tiến hành thiết kế chế tạo một bảng mạch điều khiển động
cơ phục vụ thí nghiệm, thực hành điện. Trên bảng thực hành thí nghiệm được thiết kế
một aptomat 3 pha có dây trung tính để bảo vệ nguồn, một bộ cầu chì bảo vệ, bộ nút
nhấn 2 tiếp điểm 4 chân, bộ rơ le thời gian và bộ công tắc tơ. Các đầu vào và đầu ra
của các khí cụ trên đều được đấu nối đến các chân dắt cắm âm nằm trên bảng thực
hành thí nghiệm.
Đề tài thiết kế sử dụng nguồn cấp vào là 220V và đầu ra phục vụ cho các loại
động cơ có điện áp vào là 220V


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI ........................................................................................................ii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................... iv
Chương I. TỔNG QUAN ............................................................................................. 1
1.1 Lịch sử phát triển ....................................................................................................... 1
1.1.1 Điện công nghiệp .................................................................................................... 2
1.1.2 Khái niệm ............................................................................................................... 2
1.1.3 Học điện công nghiệp là học gì?............................................................................. 3

1.1.4 Đặc trung ngành nghề ............................................................................................. 4
1.2 Tiềm năng phát triển .................................................................................................. 4
1.2.1 Điện dân dụng ......................................................................................................... 5
1.2.2 Khái niệm ............................................................................................................... 5
1.2.3. Những công việc cho ngành diện dân dụng........................................................... 4
1.2.4 Cấp bậc của ngành điện dân dụng .......................................................................... 5
1.2.5 Tương lai ngành điện dân dụng .............................................................................. 5
1.2.6 Giới thiệu chung về đề tài ....................................................................................... 6
1.2.6 Đặt vấn đề ............................................................................................................... 6
1.2.6 Mục đích của đề tài ................................................................................................. 7
Chương II. GIỚI THIỆU KHÍ CỤ VÀ DỤNG CỤ SỬ DỤNG................................. 8
2.1 Giới thiệu các khí cụ sử dụng trong bảng thực hành thí nghiệm .............................. 8
2.1.1 Aptomat ................................................................................................................. 8


2.1.2 Cầu chì .................................................................................................................. 13
2.1.3 Đèn báo ................................................................................................................. 15
2.1.4 Nút nhấn ............................................................................................................... 16
2.1.5 Rơ le thời gian ...................................................................................................... 17
2.1.6 Rơ le nhiệt............................................................................................................. 19
2.1.7 Công tắc tơ ............................................................................................................ 21
2.2 Giới thiệu các dụng cụ cần cho việc thiết kế bảng thực hành thí nghiệm ............... 24
2.2.1 Bảng giá đỡ ........................................................................................................... 24
2.2.1 Khoan.................................................................................................................... 24
2.2.1 Mỏ hàn và dây hàn ............................................................................................... 24
2.2.1 Các thiết bị dây nối và chân cắm âm .................................................................... 25
Chương III. THIẾT KẾ CHẾ TẠO BẢNG MẠCH THÍ NGIỆM THỰC HÀNH
ĐIỆN ............................................................................................................................. 26
3.1 Thiết kế đề tài .......................................................................................................... 26
3.2 Thi công chế tạo mạch ............................................................................................. 26

Chương IV. ỨNG DỤNG CỦA MẠCH QUA MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM ....... 37
4.1 Bài thực hành 1 ........................................................................................................ 37
4.2 Bài thực hành 2 ........................................................................................................ 38
4.3 Bài thực hành 3 ........................................................................................................ 39
4.4 Bài thực hành 4 ........................................................................................................ 40
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 42

LỜI NÓI ĐẦU


Hiện nay ớ nước ta các nghành công nghiệp đang rất phát triển, các nghành công
nghiệp điện đang cần rất nhiều nhân lực hiểu biết về điện để phục vụ đặc biệt là bên
phần điện động cơ
Vì vậy cùng với sự phát triển đó, để giúp cho sinh viên tiếp cận gần hơn với các
thiết bị điện, khí cụ điện sử dụng trong các loại mạch cho động cơ hiểu rõ về cấu tạo,
nguyên lý làm việc, nắm được các hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa
chúng.
Xuất phát từ những ứng dụng quan trọng trên, em đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp
là: “ Thiết kế chế tạo bảng mạch điều khiển động cơ phục vụ thí nghiệm thực hành
điện “
Nội dung báo cáo gồm 4 chương:
Chương I. Tổng quan về bảng thí nghiệm, thực hành điện.
Chương này chúng ta tiến hành nghiên cứu một cách tổng quan về các mạng
không dây và hệ cảm biến.
Chương II. Giới thiệu khí cụ và dụng cụ sử dụng
Chương này chúng ta tiến hành nghiên cứu hoạt động và cấu trúc của các linh
kiện sử dụng trên bảng mạch.
Chương III. Thiết kế và chế tạo bảng mạch điều khiển động cơ phục vụ thí
nghiệm, tực hành điện.

Chương này chúng ta tiến hành thiết kế sơ đồ và cách bố trí các khí cụ trên bảng
thí nghiệm. Tiến hành chế tạo và khảo sát hoạt động của bảng mạch
Chương IV. Ứng dụng của mạch qua một số bài thí nghiệm
Chương này ta tiến hành khảo sát thực tế mạch qua một số bài thí nghiệm sử
dụng các khí cụ trong bảng mạch
Phần kết luận đánh giá chất lượng hệ thống hoạt động đưa ra các ưu, nhược điểm
của hệ thống từ đó đưa ra các định hướng để hồn thiện hệ thống hơn.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp do cịn hạn chế về thời gian, tài liệu và trình
độ cịn nên khơng tránh khỏi có thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến
của các thầy cô và các bạn để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn.


6


Chương I. TỔNG QUAN VỀ BẢNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ĐIỆN
1.1 Lịch sử phát triển
Từ thời cổ đại người ta đã biết đến và nghiên cứu các hiện tượng điện, theo Việt
Nam thư qn thì từ năm 600 trước Cơng nguyên, những người Hy Lạp cổ đã biết rằng
nếu cọ xát hổ phách thì nó có thể hút được những mẩu giấy. Cho đến trước năm 1672
cũng chưa có một tiến bộ nào trong việc nghiên cứu về điện.
Vào năm 1672, ông Otto Fon Gerryk khi để tay bên cạnh quả cầu bằng lưu
huỳnh đang quay đã nhận được sự tích điện lớn hơn. Vào năm 1729, ơng Stefan Grey
đã tìm ra rằng có 1 số chất, trong đó có kim loại, có thể dẫn điện. Nhưng chất như vậy
gọi là những chất dẫn điện. Ông ta cũng phát hiện ra rằng, những chất khác như thuỷ
tinh, lưu huỳnh, hổ phách và sáp khơng dẫn điện. Những chất đó được gọi là những
chất cách điện.
Bước tiến tiếp theo trong việc nghiên cứu về dòng điện là vào năm 1733 khi
một người Pháp có tên là Duy Phey tìm ra vật tích điện dương và vật tích điện âm,
mặc dù ơng cho rằng đó là 2 loại điện khác nhau. Bedzamin Franklin là người đầu tiên

thử giải thích thế nào là dịng điện. Theo ơng tất cả các chất trong tự nhiên đều có chứa
"chất lỏng điện". Khi 2 chất va chạm vào nhau thì một số "chất lỏng" của chất này sẽ
bị lấy sang chất khác. Ngày nay chúng ta nói "chất lỏng" được cấu tạo từ những điện
tử mang điện tích âm. Bộ mơn khoa học nghiên cứu về điện phát triển rầm rộ từ năm
1880 khi mà Alexandro Volta đã sáng chế ra pin. Phát minh này đã mang đến cho loài
người nguồn năng lượng thường xuyên và kéo theo nó tất cả những phát minh quan
trọng nhất trong lĩnh vực này.
Theo Bách khoa toàn thư mở Wikipedia thì Bá tước Alessandro Giuseppe
Antonio Anastasio Volta (18/2/1745 - 5/1827) là một nhà vật lý học người Ý. Ông là
người đã có cơng phát minh ra pin điện và tên của ông được đặt theo đơn vị điện thế
volt (ký hiệu V). Từ sau những năm 1765, ông bắt đầu quan tâm đến hiện tượng tĩnh
điện và nghiên cứu về nó và cho đến năm 1769 cuốn sách về tĩnh điện của ông đã
được ra mắt: "Về sự hấp dẫn của điện" giải thich về một số hiện tượng tĩnh điện...
Mặc dù lý thuyết về điện mới thực sự phát triển từ thế kỷ 17 và 18. Tuy thế,
những ứng dụng của điện trong giai đoạn này vẫn cịn ít cho đến cuối thế kỷ 19 với sự
bùng nổ của ngành kỹ thuật điện đưa nó vào ứng dụng trong công nghiệp và sinh hoạt

1


hàng ngày. Sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật và công nghệ điện đã làm thay đổi
nền công nghiệp chạy bằng hơi nước trước đó cũng như thay đổi xã hội lồi người.
Tính linh hoạt của điện cho phép con người có thể ứng dụng nó vào vơ số lĩnh vực
như giao thông, ứng dụng nhiệt, chiếu sáng, viễn thơng, và máy tính điện tử. Năng
lượng điện ngày nay trở thành xương sống trong mọi công nghệ hiện đại.
Hiện nay, điện được phân ra thành 2 ngành lớn là ngành điện công nghiệp và
ngành điện dân dụng.
1.2. Điện công nghiệp
1.2.1 Khái niệm
Ngành Điện Công Nghiệp là ngành phát triển hệ thống truyền tải điện phục vụ

hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, thương mại dịch vụ, dân sinh. Trong đó
nhu cầu thực hiện các cơng việc kỹ thuật rất lớn, vì vậy các đơn vị đào tạo có nhiều
chương trình đào tạo cấp độ trung cấp nghề, cao đăng nghề để đào tạo người học có
được các kiến thức-kỹ năng để đáp ứng các yêu cầu lao động kỹ thuật.
1.2.2 Học điện cơng nghiệp là học gì?
a) Kiến thức
Người học được trang bị kiến thức về nguyên tắc, nguyên lý hoạt động của hệ
thống điện công nghiệp. Từ những kiến thức cơ bản đó, người học được tích lũy các
kiến thức chuyên ngành để thực hiện thiết kế hệ thống điện công nghiệp, truyền tải
điện, phân phối điện, đưa điện đến đơn vị sử dụng. Kiến thức để xây dựng hệ thống
điện công nghiệp trong các nhà máy đảm bảo an tồn, chi phí thấp, chất lượng cao. Và
để đảm bảo người kỹ sư điện có thể thiết kế, thi công tốt các hệ thống điện công
nghiệp trong các nhà máy, kiến thức về các máy móc sử dụng điện cơng nghiệp khơng
thể thiếu trong chương trình đào tạo.
Phân tích hoạt động các hệ thống phát, truyền tải, đặc biệt là phân phối và tiêu
thụ điện; hệ thống chiếu sáng; hệ thống chống sét; hệ thống an ninh, an toàn điện.
Thiết kế, triển khai, xây dựng, vận hành và bảo trì hệ thống phân phối điện năng khu
cơng nghiệp; mạng động lực phân xưởng, xí nghiệp; hệ thống chiếu sáng dân dụng
và công nghiệp; hệ thống chống sét và nối đất; hệ thống bảo vệ-an ninh, an toàn điện.
Tính tốn, thiết kế, sửa chữa, phát huy hết năng suất và đảm bảo tính năng tối
ưu của thiết bị trong hệ thống và tiết kiệm năng lượng.

2


b) Kỹ năng, kỹ xảo
Kỹ năng sử dụng dụng cụ đo, lắp ráp và sửa chữa các thiết bị chiếu sáng. Sửa
chữa và quấn mới máy biến áp công suất nhỏ, vận hành, bảo dưỡng và quấn mới động
cơ điện một pha, vận hành, bảo trì động cơ điện 3 pha.
Kỹ năng khảo sát, vẽ sơ đồ khai triển dây quấn; đấu dây vận hành các loại máy

điện một chiều và xoay chiều. Kiểm tra và xác định cực tính dây quấn máy điện quay.
Kỹ năng quấn dây các loại máy điện quay: Máy điện không đồng bộ 1 pha, 3 pha,
động cơ xoay chiều có vành góp.
Kỹ năng thiết kế, lắp đặt, vận hành mơ hình hệ thống cung điện của hộ tiêu thụ,
đường dây – trạm biến áp, nhà máy điện và hệ thống bảo vệ relay.
Kỹ năng đo các đại lượng không mang điện trên cơ sở phương pháp đo điện,
ứng dụng trong việc thiết kế và vận hành các hệ thống đo.
Kỹ năng sử dụng phần mềm Power World Simulator (PWS) và đặc biệt là khai
thác các khả năng của công cụ Power System Blockset trong Matlab nhằm mô phỏng
các hành vi của hệ thống cung cấp điện trong điều kiện vận hành cũng như sự cố.
Kỹ năng thiết kế hệ thống điện, mạng điện phân phối, mạng cung cấp điện xí
nghiệp cơng nghiệp, tác dụng của tụ bù dọc và tụ bù ngang, các kiến thức về tính tốn
kinh tế hệ thống điện.
Kỹ năng lập trình điều khiển: lập trình vi xử lý cơ bản, PLC cơ bản, lập trình
thời gian thực, lập trình giao diện người máy (HMI).
1.2.3 Đặc trưng ngành nghề
Phân tích hoạt động các hệ thống phát, truyền tải, đặc biệt là phân phối và tiêu
thụ điện; hệ thống chiếu sáng; hệ thống chống sét; hệ thống an ninh, an toàn điện.
Thiết kế, triển khai, xây dựng, vận hành và bảo trì hệ thống phân phối điện năng khu
công nghiệp, khu dân cư; mạng động lực phân xưởng, xí nghiệp; hệ thống chiếu sáng
dân dụng và công nghiệp; hệ thống chống sét và nối đất; hệ thống bảo vệ-an ninh, an
tồn điện.
Tính toán, thiết kế, sửa chữa, phát huy hết năng suất và đảm bảo tính năng tối
ưu của thiết bị trong hệ thống và tiết kiệm năng lượng.
Sửa chữa, vận hành và kiểm tra các loại thiết bị điện, máy điện ba pha, máy
điện một pha, máy điện một chiều và máy biến áp trong công nghiệp và dân dụng.

3

1.2.4 Tiềm năng phát triển
Ý nghĩa kinh tế - chính trị - xã hội: ngành điện cơng nghiệp có ý nghĩa then
chốt trong việc phát triển kinh tế xã hội ở việt nam, và cũng là ngành tiên phong cho
công cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Sự phát triển của lĩnh vực trong giai đoạn hiện nay: hiện nay, hàng năm nhu cầu
sử dụng điện không ngừng tăng lên, do đó nhà nước và các cơng ty điện tiếp tục xây
dựng các nhà máy sản xuất điện, phát triển mạng lưới điện.
Hướng phát triển trong thời gian tới: tiếp tục phát triển mạng lưới điện, phát
triển các nhà máy nhiệt điện, đặc biệt là xây dựng các nhà máy điện hạt nhân.
Cơ hội nghề nghiệp và vị trí lao động:
- Cơ hội làm việc tại nhà máy sản xuất điện.
- Cơ hội làm việc tại các bộ phận quản lý, vận hành, bảo trì mạng lưới điện
cơng nghiệp.
- Cơ hội làm việc cho các công ty xây lắp điện với nhiều vị trí khác nhau như:
bộ phận thiết kế mạng lưới điện công nghiệp, bộ phận quản lý – sản xuất thiết bị điện
công nghiệp…
- Cơ hội làm việc tại các nhà máy sản xuất: vận hành và bảo trì mạng lưới
điện cơng nghiệp trong nội bộ cơng ty.
1.3 Điện dân dụng
1.3.1 Khái niệm
Ngành điện dân dụng là ngành điện nền tảng cho mọi ngành điện. Ngành điện
được chia ra làm hai nhanh chính là điện dân dụng và điện lạnh- cơng nghiệp. Trong
đó, ngành điện dân dụng là ngành nần tảng cho tất cả các ngành điện chuyên sâu hơn
như điện lạnh, điện tử...
Ngành điện dân dụng là Sửa chữa, lắp đặt các thiết bị điện dân dụng phục vụ
cho cuộc sống hàng ngày. Ngành điện dân dụng là một trong những dịch vụ có liên
quan mật thiết nhất đến cuộc sống của mọi người dân trong xã hội. Các thiết bị điện
len lỏi vào từng khía cạnh của cuộc sống và khắp các vùng miền từ thành thị cho đến
nông thôn, từ đồng bằng cho đến miền núi.

4


1.3.2 Những công việc cho ngành diện dân dụng
+ Lắp đặt và bảo trì máy phát điện: bao gồm những phần việc như sửa chữa, lắp
đặt và bảo dưỡng các máy phát điện một pha, quấn dây, sửa chữa các mạch tự động
của máy...
+ Lắp đặt và vận hành động cơ không đồng bộ ba pha: thực hiện các công đấu
dây, lắp đặt để tạo chiều quay cho động cơ hoặc đảo dòng điện chiều xoay chiều.
+ Lắp đặt, sửa chữa thiết bị điện gia dụng: sửa chữa, lắp đặt các loại quạt, đèn,
máy bơm, điều hịa, lị vi sóng, bàn ủi, bếp điện, bình nước nóng ...
+ Lắp đặt, bảo trì máy biến áp: lắp mạch, quấn dây, sửa chữa mạch tự động,
chỉnh lưu cho máy biến áp.
+ Lắp đặt, bảo trì thiết bị điều khiển và cảnh báo: lắp các mạch điện chiếu sáng,
báo cháy, chống trộm, cửa tự động...
+ Lắp đặt, sửa chữa hệ thống điện dân dụng: nối dây, đi dây điện, lắp đặt hệ
thống ống luồn, lập bảng điện điều khiển, hệ thống ổ cắm; lắp đặt hệ thống đèn cao áp,
đèn chiếu sáng....
+ Thực hiện các công việc bổ trợ nghề: đục kim loại, cưa, khoan, cắt, mài, hàn
thiếc, uống ống, tạo ren....
+ Ngoài 7 cơng việc mang tính chun mơn kể trên thì người học sửa chữa điện
dân dụng cịn có thể thực hiện những công việc khác như thực hiện các biện pháp an
tồn lao động và quản lý cơng việc. Tuy nhiên những công việc này thường dành cho
những người đã có kinh nghiệm cơng việc lâu năm đảm nhiệm.
1.3.3 Cấp bậc của ngành điện dân dụng
+ Tại Việt Nam chia ra làm 7 bậc thợ để chỉ rõ trình độ của người học tương
ứng theo các cấp độ.
+ Theo đó những người học sơ cấp nghề với thời gian học dưới một năm sau
khi tốt nghiệp là thợ bậc 2/7.
+ Nếu học trung cấp nghề thì là bậc 3/7,

+ Cao đẳng sẽ là bậc 4/7 và Đại học là 5/7.
+ Những ai muốn được công nhận tay nghề cao hơn với mức tối đa là 7/7 thì
phải tham gia các kỳ thi tay nghề hàng năm.

5


+ Trong đó hầu hết các cơng việc mà hiện tại một người cơng nhân điện gia
dụng có thể làm chỉ dừng ở mức 2/7 tức tương ứng với mức sơ cấp nghề.
1.3.4 Tương lai ngành điện dân dụng
Sửa chữa điện dân dụng là một trong những ngành tuy không mới nhưng lại
luôn luôn cần thiết trong cuộc sống thường nhật. Hiện nay ngành này đang rất thiếu
lao động mà một phần nguyên nhân là do nhiều người cho rằng sửa chữa điện
dân dụng chỉ đơn thuần là lắp đặt các đường điện trong nhà hay sữa chữa những đồ
điện đơn giản nên thu nhập thấp. Thực tế, đó chỉ là một phần trong những công việc
mà một người thợ điện dân dụng phải học và có thể làm việc.
Trong khi một số những ngành nghề khác bị ảnh hưởng bởi tính thời vụ hay sự
tăng giảm của nền kinh tế. Thì sửa chữa điện dân dụng hầu như khơng bị ảnh hưởng
quá nhiều, bởi lẽ lắp đặt, sửa chữa các thiết bị điện trong nhà là những nhu cầu bắt
buộc.
Các cơng ty, doanh nghiệp vẫn ln cần phải có một đội ngũ các nhân viên kỹ
thuật điện nhằm đảm bảo tính ổn định và nhanh chóng khắc phục sự cố về điện trong
sản xuất.
1.4 Giới thiệu chung về đề tài
1.4.1 Đặt vấn đề
Hiện nay ớ nước ta các nghành công nghiệp đang rất phát triển, các nghành
công nghiệp điện đang cần rất nhiều nhân lực hiểu biết về điện để phục vụ đặc biệt là
bên phần điện động cơ
Vì vậy cùng với sự phát triển đó, để giúp cho sinh viên tiếp cận gần hơn với các
thiết bị điện, khí cụ điện sử dụng trong các loại mạch cho động cơ hiểu rõ về cấu tạo,

nguyên lý làm việc, nắm được các hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa
chúng.
Do đó em cùng với sự giúp đỡ của thầy giáo ThS. Phạm Mạnh Toàn đã xây
dựng nên mơ hình bảng mạch điều khiển động cơ phục vụ cho thí nghiệm thực hành
1.4.2 Mục đích của đề tài
Hiểu được tầm quan trọng của việc tiếp cận và hiểu về bảng mạch điện điều
khiển động cơ trong học tập và công việc sau này và để nâng cao hiệu quả cho việc sử
dụng các thiết bị và khí cụ điện hợp lý và an toàn nên em đã tạo ra một bảng mạch

6


điện thực hành. Mục đích của nó là để học sinh, sinh viên có thể từ đó tìm hiểu và rút
ra được những bài học bổ ích cho mình. Từ ngun lí được học ở trên sách vở, giáo
viên thì sau khi được thực hành trên bộ thực hành điện thu nhỏ sinh viên sẽ dễ dàng
nắm bắt được nguyên lí làm việc của các thiết bị điện.
+ Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị theo các qui định về an toàn lao động.
+ Sử dụng thành thạo các loại máy đo thông dụng để đo kiểm, xác định lỗi và
sửa chữa các thiết bị điện gia dụng theo các thông số của nhà sản xuất.
+ Lắp đặt được mạng chiếu sang cho gia đình theo bản vẽ.
+ Lắp đắt được mạng điện động lực cho các động cơ một pha, ba pha dùng
trong gia đình theo tiêu chuẩn điện việt nam.
1.4.3 Đối tượng và phạm vị nghiên cứu
Đối tượng chính muốn hướng đến đó là sinh viên đang học tập ngành điện-điện
tử tại Trường Đại học Vinh. Chúng em là khóa đầu tiên của ngành nên cũng tự làm
được riêng cho mình một sản phẩm để các em khóa sau có thể nhìn vào đó học tập và
làm được những sản phẩm tốt hơn, độc đáo hơn nữa.
Đây là sản phẩm bộ thực hành điện động cơ đơn giản nên việc nghiên cứu chưa
được sâu, sơ đồ ngun lí cịn khá sơ lược vì thế trong tương lai em sẽ cố gắng thiết kế
được những sản phẩm tốt hơn nữa dựa trên nền tảng các kiến thức đã được học tập trên

ghế nhà trường và sự tận tình chỉ bảo của giáo viên.

7


Chương II. GIỚI THIỆU KHÍ CỤ VÀ DỤNG CỤ SỬ DỤNG
2.1 Giới thiệu các khí cụ sử dụng trong bảng thực hành thí nghiệm
2.1.1 Aptomat
Aptomat là một khí cụ điện dùng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ quá tải ngắn
mạch, sụt áp, … đôi khi trong kỹ thuật cũng sử dụng aptomat để đóng cắt khơng
thường xun các mạch làm việc ở chế độ bình thường.

Hình 2.1.1 Aptomat
• Chức năng của aptomat
Aptomat (MCB hay MCCB) thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm
chính và hồ quang) hoặc ba tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang). Khi đóng mạch, tiếp
điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính. Khi
cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là
tiếp điểm hồ quang. Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ
được tiếp điểm chính để dẫn điện. Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy
lan vào làm hư hại tiếp điểm chính.
• Một aptomat cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

8


- Chế độ làm việc định mức của aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là
trị số dòng điện định mức chạy qua aptomat lâu bao nhiêu cũng được.
- Aptomat phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể đến vài chục
kilo Ampere (kA). Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, aptomat phải đảm bảo vẫn làm

việc tốt ở trị số dòng điện định mức (Idm).
- Để nâng tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá
hoại do dịng điện ngắn mạch gây ra, aptomat phải có thời gian cắt bé.
Như vậy khi lắp đặt aptomat cần phải tính tốn phụ tải sau đó chọn aptomat tiêu
chuẩn phù hợp với tải để lắp đặt, nếu không aptomat sẽ không bảo vệ được hệ thống
như hệ thống lạnh, một dây chuyền cơng nghệ nào đó …
• Phân loại:
Trong thực tế hiện nay aptomat thường chỉ có ba loại đó là:
- Loại bảo vệ dịng (q tải, ngắn mạch ….)
- Loại bảo vệ điện áp (mạng lưới có điện áp không ổn định hay sụt áp …)
- Loại thứ ba là kết hợp của hai loại trên.
• Cấu tạo
Kết cấu các aptomat rất đa dạng và được chia theo các chức năng bảo vệ:
aptomat dòng điện cực đại, aptomat dòng điện cực tiểu, aptomat điện áp thấp, … Sau
đây là nguyên tắc cấu tạo của một số aptomat vừa nêu.
Nguyên tắc cấu tạo của aptomat dòng cực đại được trình bài trên . Aptomat dịng
cực tiểu có ngun tắc cấu tạo như. Còn nguyên tắc cấu tạo của aptomat điện áp thấp.
+ Aptomat bảo vệ quá dòng cực đại
Cấu tạo cụm bảo vệ quá dòng

9


Hình 2.1.2 Aptomat cực đại
1 – Nút nhấn làm việc (Reset)
2 – Ngàm giữ tiếp điểm làm việc
3 – Phần ứng.
4 – Lõi thép.
5 – Cuộn dây dòng điện.
6 – Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm

7 – Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm và nút ấn.
• Nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc cụm bảo vệ quá tải và ngắn mạch xem hình 1
Khi dịng điện từ phụ tải chạy qua cụm bảo vệ q dịng thì lực điện từ sinh ra ở
cuộn dây được xác định theo cơng thức:
F = Idm . W < Floxo (6)
Trong đó:

W là số vòng của cuộn dây (5)

Iđm dòng điện định mức.
F lực điện từ sinh ra ở cuộn dây (5)
F lo xo (6) lực đàn hồi của lò xo (6)

10


Khi gặp sự cố ngắn mạch hay quá tải thì Iđm tăng lên làm cho lực điện từ F sinh
ra trên cuộn dây (5) tăng lên và lớn hơn lực đàn hồi lò xo số (6) F ≥ Floxo, do đó lõi
thép số (4) sẽ hút phần ứng số (3) xuống, dẫn đến ngàm số (2) hở ra, lò xo (7) mang cơ
cấu tiếp điểm số (1) kéo tiếp điểm số (1) mở ra, cuối cùng mạch điện sẽ bị ngắt, ngừng
tồn bộ q trình hoạt động của hệ thống.
+ Aptomat bảo vệ dòng cực tiểu
Cấu tạo và nguyên tắc làm việc

1

2

3

Hình 2.1.3 Cụm bảo vệ dịng cực tiểu
1 - cuộn điện từ, 2 - nắp tự động, 3 - lị xo
Bình thường dịng điện làm việc lớn hơn dịng cắt nên cuộn điện từ (1) đủ lực hút
để hút nắp từ động (2) kéo đưa tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh và mạch
được đóng kín.
Khi dịng giảm thấp hơn dịng cắt thì cuộn (1) khơng đủ từ lực giữ kính mạch nữa
nên bị lị xo (3) kéo nắp từ động (2) ra và tiếp điểm bị mở, dòng điện bị cắt.
+ Aptomat bảo vệ sụt áp
Cấu tạo cụm bảo vệ điện áp

11


Hình 2.1.4 Cấu tạo cụm bảo vệ điện áp thấp
1 – Nút nhấn làm việc (reset)
2 – Ngàm giữ tiếp điểm làm việc.
3 – Phần ứng
4 – Lõi thép
5 – Cuộn dây dòng điện
6 – Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm
7 – Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm
Nguyên lý làm việc cụm bảo vệ điện áp
Nguyên lý làm việc cụm bảo vệ sụt áp xem hình 3
Khi ở chế độ U = Uđm lực điện từ sinh ra trên cuộn dây số (5) vừa đủ hút lò xo
(6) xuống.
Khi điện áp lưới điện Unguon đủ định mức thì lực điện từ F sinh ra trên cuộn
dây số (6) đủ để cho lõi thép (4) hút phần ứng số (3) xuống, giữ cho ngàm số (2) ở vị
trí đúng và các tiếp điểm (1) đều đóng, khi điện áp lưới giảm (Unguon giảm) nó sẽ kéo
theo lực điện từ sinh ra trên cuộn dây giảm (F giảm), lò xo số (6) sẽ kéo ngàm số (2)

12


bật ra, lò xo số (7) sẽ tác động làm cho ba tiếp điểm số (1) sẽ bị mở ra ngắt mạch điện
để bảo vệ hệ thống. Chú ý nút ấn số (1) có vai trị như nút reset.
• Chọn aptomat
Điều kiện để chọn Aptomat là: Iaptomat ≥ (1.25 ÷ 1.5). Iđm, vì vậy tính tốn
chọn lắp đặt trong thực tế phải dựa vào bất đẳng thức trên. Chủ yếu dựa vào:
- Dịng điện tính tốn đi trong mạch
- Dịng điện q tải
- Tính thao tác có chọn lọc
Ngồi ra, lựa chọn aptomat cịn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải,
aptomat không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn thường xảy ra trong điều kiện
làm việc bình thường như dịng điện khởi động, dịng điện đỉnh trong phụ tải cơng
nghệ.
u cầu chng là dịng điện định mức của móc bảo vệ Iaptomat khơng được bé
hơn dịng điện tính tốn Itt của mạch: Iaptomat ≥ Itt
Chú ý: Do khi có điện trở lại, tất cả thiết bị điện khởi động cùng lúc, các thiết bị
có cơng suất lớn như: máy điều hịa khơng khí, tủ lạnh, máy giặt cùng khởi động, nên
tổng dòng là rất lớn từ 3-10 lần so với lúc hoạt động ổn định tác động đến aptomat bảo
vệ. Vì thế khi bị cúp điện nên ngắt tất cả các thiết bị điện có cơng suất lớn, sau khi có
điện trở lại mới khởi động lại từng thiết bị trên nếu có nhu cầu
2.1.2 Cầu chì
Năm 1847, Breguet khuyến cáo dùng các thiết bị dẫn dòng nhằm tránh cho các
trạm điện báo bị sét đánh, bằng cách tan chảy để trở nên nhỏ hơn, các dây này có thể
bảo vệ hệ thống điện trong toà nhà. Hàng loạt các dây và các tấm vật liệu dễ nóng chảy
được lắp đặt nhằm bảo vệ cáp điện báo và hệ thống chiếu sáng tại Mỹ vào các năm
1964
Thomas Edison được cấp bằng sáng chế năm 1890 cho phát minh về cầu chì

trong hệ thống phân phối điện thành cơng của ơng
• Cấu tạo
Thành phần khơng thể thiếu trong một cầu chì là một dây chì mắc nối tiếp với hai
đầu dây dẫn trong mạch điện. Vị trí lắp đặt cầu chì là ở sau nguồn điện tổng và trước
các bộ phận của mạch điện, mạng điện cần được bảo vệ như các thiết bị điện, ...

13


Hình 2.1.5 Cầu chì
Phân theo mơi trường hoạt động
•

Cầu chì cao áp

•

Cầu chì hạ áp

•

Cầu chì nhiệt

Phân theo cấu tạo
•

Cầu chì loại hở

•

Cầu chì loại vặn

•

Cầu chì loại hộp

•

Cầu chì ống

Phân theo đặc điểm trực quan
•

Cầu chì sứ

•

Cầu chì ống

•

Cầu chì hộp

•

Cầu chì nổ

•

Cầu chì tự rơi

...

14


Phân theo số lần sử dụng
Có loại cầu chì dùng một lần rồi bỏ, loại khác có thể thay dây chì mới để tiếp tục
sử dụng và có loại có thể tự nối lại mạch điện sau khi ngắt mà không cần con người
nhờ cấu tạo bằng chất dẻo
Các thông số cơ bản
•

N: Giới hạn mà cầu chì khơng tự ngắt mạch điện

•

Tốc độ: cầu chì có thể ngắt ngay khi quá tải hoặc nhanh chậm một

khoảng thời gian ngắn định trước theo thơng số này
•

I2 t: Thước đo khả năng bảo vệ hiệu quả các hư hỏng mạch điện của cầu

•

Năng lực bẻ gãy

•

Xếp hạng điện áp:

•

Điện thả: khả năng thích nghi với các mơi trường hoạt động khác nhau,

chì

thơng số này khơng quan trọng với cầu chì truyền thống nhưng khá quan trọng với
cầu chì bằng chất dẻo có khả năng tự động nối lại mạch sau khi đứt
•

Chênh lệch nhiệt độ mơi trường: giảm ảnh hưởng của nhiệt độ mơi

trường tới hoạt động của cầu chì
2.1.3 Đèn báo
Là thiết bị báo hiệu trên mạch, đèn báo thường được sử dụng để làm tín hiệu
nhận biết là mạch đã có điện hay chưa
Trong bảng thí nghiệm thực hành sử dụng dòng điện 3 pha nên ta dung loại đèn
báo 220V (hình 1.3)

15


Hình 2.1.6 Đèn báo 220v
2.1.4 Nút nhấn

Hình 2.1.7 Nút nhấn 4 chân nhấn nhả
Là thiết bị dùng để tác động lên mạch, đóng ngắt mạch thủ cơng
Nút nhấn có nhiều loại khác nhau

-

Nút nhấn 2 chân giữ

-

Nút nhấn 2 chân nhấp nhả

-

Nút nhấn 4 chân giữ

16


-

Nút nhấn 4 chân nhấn nhả

-

Nút nhấn 6 chân

-

...

2.1.5 Rơ le thời gian
Rơ le thời gian là thiết bị có tiếp điểm (đóng lại hoặc mở ra) chậm hơn so với
thời điểm nhận (được) tín hiệu điều khiển. Có thể điều chỉnh độ trì hỗn về thời gian

của RTG. Dùng trong các sơ đồ bảo vệ và tự động, trong những hệ thống điều khiển
các q trình cơng nghệ. Rơle thời gian là có chức năng tạo ra thời gian duy trì cần
thiết khi truyền tín hiệu từ một thiết bị này sang một thiết bị khác.

Hình 2.1.8 Rơ le thời gian dùng nguồn 220V
Các loại rơle thời gian
Sau đây là các loại rơle thời gian
- Rơ le thời gian điện tử

17