Điện tử số - Chương 5: Phân tích các mạch đi ện hãm động cơ

31 Chương 5 PHÂN TÍCH CÁC MẠCH ĐIỆN HÃM ĐỘNG CƠ Mục đích: Sau khi học xong bài này các bạn hiểu được một số vấn đề sau: - Nắm được các phương pháp hãm động cơ không đồng bộ ba pha - Nắm được sơ đồ nguyên lý, cách vận hành mạch hãm động năng dùng rơle thời gian và hãm ngược động cơ - Đọc thành thạo nguyên lý làm việc khi có bản vẽ nguyên lý các mạch hãm thông dụng. Nội dung: 5.1. Các phương pháp hãm thông dụng: 1. Hãm động cơ bằng phanh cơ khí: Rôto động cơ điện luôn được giữ chặt bằng các tấm ma sát(khi chưa có điện vào stato) hoặc lò xo. Muốn chạy động cơ thì đóng điện vào stato đồng thời với việc cấp điện vào phanh nam châm điện hoặc phanh thủy lực tác động vào lòxo cơ khí để nhả ma sát cho rôto tự động quay. Khi cắt điện vào stato, đồng thời phanh thủy lực cũng mất điện, các tấm ma sát lập tức giữ chặt rôto lại, thường dùng ở cần cẩu palăng điện, các động cơ điện ở ngành may mặc.... 2. Hãm động năng: Muốn thực hiện hãm động năng phải cắt động cơ ra khỏi lưới điện xoay chiều và đưa điện một chiều vào cuộn dây stato. Dòng điện một chiều chạy trong cuộn dây stato tạo nên từ trường đứng yên. Trong lúc mới cắt điện vào stato vẫn còn đà quay những thanh “lồng sóc” trên rôto vẫn quay cắt đường sức từ tĩnh ở stato sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng ở vòng ngắn mạch. Tác dụng của dòng điện rôto với từ trường stato tạo nên nên mômen điện từ hãm rôto đứng lại. Điện một chiều thường lấy từ nguồn xoay chiều qua chỉnh lưu hoặc lấy ngay cả ở rôto nếu là động cơ rôto dây quấn. Hãm động năng có ưu điểm là tốn ít năng lượng, động cơ thường xuyên đóng mở, đổi chiều quay thường áp dụng cách hãm này. Tốc độ càng lớn thì lực hãm càng mạnh, mômen hãm giảm theo tốc độ, khi tốc độn n = 0 thì mômen hãm cũng bằng 0. Cần cẩu, máy nâng ở vị trí hạ hàng có tải thường áp dụng phương pháp này. 3. Hãm tái sinh: Khi nào tốc độ động cơ đang quay n lớn hơn tốc độ đồng bộ của nó ( n> n1) thì sẽ có hãm tái sinh. Trong thực tế thường áp dụng hãm tái sinh cho động cơ 2 cấp tốc độ. Giả sử một động cơ đang làm việc ở tốc độ cao nc ứng với số đôi cực P ít, đem cắt điện rồi rồi chuyển ngay sang số đôi cực P nhiều nt thì động cơ này sẽ có hãm tái sinh thường dùng trong những máy cắt gọt kim loại. A1Z CP D Co lle e 32 4. Hãm ngược: Động cơ đang quay, nếu đem đổi thứ tự 2 pha thì động cơ sẽ có hãm ngược vì rôto lúc này quay ngược chiều với từ trường stato. Hãm ngược là một phương pháp hãm mạnh, mômen hãm lớn nhưng động cơ bị nóng nhiều nên thường có điện trở nối tiếp với cuộn dây stato để hạn chế dòng điện khi hãm. Khi rôto đang ngừng, phải cắt động cơ ra khỏi lưới điện để tránh động cơ quay ngược. Ngoài ra còn có thể hãm động cơ bằng cách đặt điện áp ngược vào rôto dây quấn hoặc một tần số thấp hơn 50Hz vào stato. 5.2. Một số mạch điện ứng dụng hãm động cơ: 1. Hãm động năng: a. Khái quát về hãm động năng: Muốn thực hiện hãm động năng phải cắt động cơ ra khỏi lưới điện xoay chiều và đưa điện một chiều vào cuộn dây stato. Dòng điện một chiều chạy trong cuộn dây stato tạo nên từ trường đứng yên. Trong lúc mới cắt điện vào stato thì rôto vẫn còn đà quay những thanh “lồng sóc” , trên rôto đang quay cắt đường sức của từ trường tĩnh ở stato xuất hiện dòng điện cảm ứng ở vòng ngắn mạch. Tác dụng của dòng điện rôto với từ trường stato tạo nên mômen điện từ hãm rôto đứng lại. b. Sơ đồ nguyên lý: P1 P2 P3 CD K H H H ĐC PT1 PT2 CC CP D Co lle ge 33 c. Vận hành: *. Chạy máy: Ấn nút M khởi động từ K có điện ( mạch 1-3-5-7-2) đóng cơ vào lưới điện làm việc. Tiếp điểm 9-11 mở ra không cho H tác động nhằm đảm bảo an toàn, tiếp điểm 1-13 đóng lại để rơle thời gian RB hoạt động (mạch 1-13- 2) đóng tiếp điểm của nó lại để chuẩn bị cho hãm máy. *. Tắt và tự động hãm máy: Ấn nút OFF, khởi động từ K ngưng làm việc, ngắt động cơ khỏi lưới điện và cắt điện vào rơle thời gian RB. Khởi động từ H lúc này có điện ( mạch 1-9-11-2) làm việc đóng bộ biến áp và chỉnh lưu đưa điện một chiều vào 2 pha động cơ ( dây quấn stato) để hãm máy. Sau một thời gian duy trì tiếp điểm 1 – 9 của rơle thời gia(thường mở mở chậm) mở ra, khởi động từ H ngừng làm việc, qúa trình hãm động năng kết thúc. * Hiện nay loại rơle này rất khó tìm nên ta dùng mạch hãm động năng ứng với rơle thộng dụng hiện nay như sau: *. Sơ đồ nguyên lý: K OFF ON PT 1 2 H RB K K K H RB 3 5 7 9 1 1 1 3 CP D C lle ge 34 *. Vận hành: Khi ấn nút OFF cho động cơ ngừng, khởi động từ K ngưng hoạt động nên tiếp điểm thường đóng K trả lại đóng mạch, cấp điện cho rơle H và rơle thời gian tg làm việc. Các tiếp điểm H đóng lại đưa dòng điện một chiều vào dây quấn stato động cơ, bộ dây quấn tạo thành nam châm điện tác động lên rôto , vì thế động cơ nhanh chóng ngừng ngay, sau một thời gian hiệu chỉnh trước, rơle thời gian chuyển mạch tiếp điểm 8 – 5 mở ra cắt dòng điện cung cấp cho rơle H, nên dòng điện một chiều được cắt ra không cho bộ dây quấn bị nung nóng bởi dòng điện một chiều này. *. Đảo chiều quay động cơ có hãm động năng: +.Sơ đồ nguyên lý: P1 P2 P3 CD K H H H ĐC K OFF ON1 PT P N H tg H K H tg ON2 K 8 5 CP D Co lle ge 35 P1 P2 P3 CD K1 RL RL RL ĐC K2 K1 OFF ON1 PT P N H tg H tg K2 K1 K2 H H K2 K1 ON2 ON3 8 5 CP D Co lle ge 36 * Vận hành: Tương tự như động cơ quay một chiều , lúc này ta thêm một khởi động từ nữa để đảo chiều quay động cơ, qúa trình hãm giống như mạch một chiều. 2. Hãm ngược: a. Hãm ngược động cơ quay một chiều: a1. Sơ đồ nguyên lý: a2. Vận hành: *. Chạy máy: Ấn nút M khởi động từ K1 có điện đóng ba pha vào cho động cơ làm việc. Khi tốc độ cao thì rơle tốc độ PKC1 đóng tiếp điểm của nó lại ( chuẩn bị hãm máy) và hệ thống làm việc bình thường. *.Dừng và hãm máy: Ấn vào nút T, khởi động từ K1 mất điện, cắt động cơ ra khỏi nguồn, đồng thời tiếp điểm 9-11 đóng lại để tiếp điện cho khởi động từ K2 . Khởi động từ K2 có điện ( đã đảo pha) vào stato để thực hiện hãm ngược. Khi tốc độ động cơ giảm, rơle tốc độ PKC mở tiếp điểm 1-9 của nó, qúa trình hãm ngược kết thúc vì khởi động từ K2 cũng nhã ra. b. Hãm ngược động cơ quay hai chiều: b1 .Sơ đồ nguyên lý: K1 K2 PT PT P1 P2 P3 CD ĐC K1 K2 1 2 3 5 7 4 9 11 PKC K1 K2 K1 T M PT CP D Co lle ge 37 b2. Vận hành: *. Chạy thuận: Ấn nút M1, khởi động từ K1 có điện đóng điện ba pha vào động cơ quay thuận, tiếp điểm 13 – 15 của nó mở ra để đảm bảo an toàn điện. Khi tốc độ động cơ tăng cao thì tiếp điểm PKC1 tác động đóng tiếp điểm 1 –13 ( chuẩn bị hãm máy) và mở tiếp điểm 13 –15( để an toàn) của nó ra, hệ thống làm việc bình trhường *. Tắt và hãm máy: Ấn vào nút T khởi động từ K1 nhã ra cắt động cơ khỏi nguồn điện, đồng thời tiếp điểm 13 – 15 đóng lại để tiếp điện cho khởi động từ K2 làm việc.Khởi động đóng mạch động lực( đảo pha) vào stato để thực hiện hãm máy. Khi tốc độ động cơ giảm , rơle tốc độ PKC mở tiếp điểm của nó ( 1-13) ra, qúa trình hãm máy kết thúc vì cả hai khởi động từ K1 và K2 đều nhả, tiếp điểm 11- 13 lại được đóng vào để chuẩn bị cho qúa trình làm việc mới. *. Chạy máy ngược và hãm máy: Tương tự như chạy thuận nhưng ấn vào M2 và tiếp điểm PKC2 của rơle tốc độ hoạt động để thực hiện hãm máy. K1 K2 PT PT P1 P2 P3 CD ĐC K1 K2 PKC2 PKC2 K1 K2 PKC1 PKC1 K1 K2 T M1 M2 PT 1 2 3 5 7 9 11 13 15 CP D Co lle ge 38 Chương 6 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CÁC MẠCH ĐIỆN MÁY CÔNG CỤ Mục đích : Sau khi học xong chương này các bạn hiểu một số vấn đề sau: - Nắm được khái niệm cơ bản về máy công cụ - Nắm được một số mạch điện cơ bản trong các máy công cụ - Đọc và phân tích nguyên lý làm việc các mạch điện trong máy công cụ một cách thành thạo. Nội dung: 6.1. Thang máy dùng đồng cơ lồng sóc: 1. Sơ đồ nguyên lý: Đ P1 P2 P3 Áptômát KL2 KL3 KX1 KX2 RT F C2 C3 0 1 3 5 7 9 11 13 15 KL3 KX1 KX2 KL2 17 13 19 21 23 25 26 27 4 2 21 31 33 35 39 41 43 45 47 49 L3 L3 KL2 KX2 ĐT3 KL3 KX1 D1 D2 D3 C1 Đ3 KL3 HX1 X1 KX1 Đ1 X2 KX2 KL2 HX2 ĐT2 ĐT1 Đ2 L2 KX2 HL2 ĐT3 KL3 KX1 RN Mạch điện thang máy nhà 3 tầng CP D Co lle ge 39 2. Mô tả những đặc điểm và trang bị điện của thang máy: Thang máy có nhiều loại: thang máy vận chuyển thẳng đứng, thang máy vận chuyển xiên. Động lực thường dùng động cơ điện 3 pha qua hộp giảm tốc để kéo buồng thang (loại có tốc độ chậm dưới 0,75m/s). Những thang máy hiện đại, tốc độ nhanh > 1,5m/s lại dùng động cơ tốc độ chậm truyền động trực tiếp không qua hộp giảm tốc. Về mạch điều khiển, đơn giản nhất thì dùng rơle và khởi động từ, lại có những thang máy sử dụng vi mạch”Computer” có cơ cấu ngừng chính xác, khi khởi động cũng như lúc ngừng có qúa trình qúa độ nhỏ, gia tốc hợp lý nhất để người đứng trên thang máy êm ái, nhẹ nhàng. Thiết bị trong thang máy phải đảm bảo an toàn cao, dùng các cơ cấu bảo vệ chặt chẽ như: phanh hãm điện từ, cọng tắc hành trình, bộ hãm hạn chế tốc độ, đệm dầu..... Hình vẽ ở trên là sơ đồ điện của thang máy chạy chậm, công nghiệp địa phương đã chế tạo, truyền động điện chưa tự động hóa cao, dùng động cơ 3 pha rôto lồng sóc, mạch điều khiển kiểu điện từ, đơn giản giá thành thấp làm việc an toàn. Động cơ dùng động cơ điện 3 pha 380v qua hộp giảm tốc để kéo buồng thang máy chở hàng lên xuống nhà 3 tầng, thang máy này cũng dùng cho người lên xuống khi cần thiết. Trang bị điện ở buồng thang máy liên hệ với bảng điều khiển bằng dây mềm nhiều sợi. Động cơ điện được giới hạn hành trình lên xuống bằng các công tắc điểm cuối ĐT3 và ĐT1 được đặt ở tầng 3 và tầng 1 vị trí cao nhất và vị trí thấp nhất mà buồng thang máy lên xuống được. Trong mạch khống chế có một loạt khóa C1, C2 , C3, để tăng độ an toàn, đây là công tắc cửa, khi cửa buồng thang đã được đóng kín thì C1, C2 ,C3 mới kín mạch, điều khiển thang máy mới hoạt động. Các nút dừng D1, D2 ,D3 đặt ở buồng thang, nút X1, X2 đặt ở tầng 2 và tầng 3, nút L2,L3, đặt ở tầng 1 và tầng 2 là các nút ấn để gọi và điều khiển buồng thang, được lắp song song với nhau ở các tầng. Các đèn tín hiệu Đ1, D2, Đ3 cũng đặt trên 3 bảng điều khiển(song song) chỉ vị trí của buồng thang máy hiện đang ở tầng nào cho người điều khiển biết. Trong mạch điện thực tế phải dùng tới 4 khởi động từ cho 2 cho hai động tác lên, xuống của buồng thang, nếu dùng công tắc chuyển đổi tầng kết hợp với rơle thời gian thì chỉ cần hai khởi động từ cũng đạt yêu cầu điều khiển linh hoạt. 3. Cách điều khiển: Giả sử buồng thang đang ở tầng 1 muốn lên tầng 2 ( Aptomat đã đóng điện sẵn sàng). Ấn nút L2, khởi động từ L2 tác động(mạch 1-3-7-9-11-13-15-17-45-47- 49-4-2) cấp điện vào động cơ quay thuận đưa buồng thang thẳng lên tầng 2, lúc này tiếp điểm 13-19 và 35-37 mở ra để vô hiệu hóa L3,X1, X2..... Khi buồng thang lên đền tầng 2 thì chạm vào công tắc hạn vị HL2 mở tiếp điểm 47-49 ra, điện vào khởi động từ KL2 bị cắt, động cơ dừng lại, đèn Đ2 sáng lên cho biết buồng thang máy đã ngừng ở tầng 2. Nếu thang máy đang ở tầng 1, đèn Đ1 sáng mà khách lại muốn lên thẳng tầng 3 thì ấn vào nút L3 khởi động từ KL3 tác động ( mạch 1-3-5-7-9-11-13-19- CP C oll eg e 40 21-23-25-27-4-2) cấp điện vào động cơ quay thuận đưa buồng thang lên thẳng tầng 3. Lúc này các tiếp điểm 13-15 và 29 -31 mở ra để vô hiệu hóa nút L2,X1,X2. Khi buồng thang lên đến tầng 3 thì chạm vào công tắc hạn vị HL3, nó bị ấn mở tiếp điểm 25-27 ra cắt điện vào cuộn dây khởi động từ KL3, động cơ mất điện và phanh lại, đèn Đ3 sáng lên để khách biết là thang máy đã dừng ở tầng 3. Thang máy đang ở tầng 3, khách muốn xuống tầng 2 thì ấn vào nút X2 khởi động từ KX2 được tiếp điện ( mạch 1-3-5-7-9-11-13-15-17-35-37-39-41-KX2-2-4) đã đảo chiều để động cơ quay ngược lại buồng thang đi xuống tầng 2. Lúc này các tiếp điểm 19-21 và 43-45 mở ra để vô hiệu hóa nút L3,L2,X1. Khi buồng thang xuống tới mức chạm vào công tắc hãm vị HX2, tiếp điểm 39-41 mở ra cắt điện vào khởi động từ KX2 động cơ ngừnbg và phanh ngay lại. Đèn Đ2 lại sáng lên cho biết thang máy đã dừng ở tầng 2. Trường hợp thang máy đang ở tầng 3( đèn Đ3 sáng) muốn xuống thẳng tầng 1 thì ấn vào nút X1, khởi động từ KX1 được tiếp điện ( mạch 1-3-5-7-9-11-13-29- 31-33-KX1-4-2) đóng 3 tiếp điểm chính( đã đảo pha) để động cơ quay ngược hạ buồng thang xuống tầng 1. Lúc này các tiếp điểm 23-25 và 15-17 mở ra để vô hiệu hóa các nút L3,L2,X2. Khi buồng thang đã xuống đến mức qui định ở tầng 1 thì chạm vào công tắc hạn vị HX1, tiếp điểm 33-HX1 mở ra cắt điện vào khởi động từ HX1, động cơ ngừng và phanh ngay lại. Đèn Đ1 sáng lên cho biết là thang máy đang ở tầng 1. Trường hợp thang máy không nằm ở tầng mà muốn sử dụng thì căn cứ vào đèn tín hiệu để ấn nút gọi thang đến( nếu lúc đó buồng thang không có người sử dụng, các cửa đã được đóng lại) rồi lại ấn nút lên hoặc xuống như trên. 6.2. Máy cắt kim loại: 1. Khái niệm chung về máy cắt kim loại: Ớ máy cắt kim loại thường có nhiều chuyển động khác nhau như: Để có thể cắt gọt được thì dao và phôi phải có các chuyển động tương đối với nhau, để có thể gia công được liên tục máy còn phải thêm một số chuyển động khác phục vụ cho qúa trình cắt gọt. Người ta phân các chuyển động động đó ra: chuyển động chính, chuyển động ăn dao và các chuyển động phụ.... 1. Chuyển động chính: là chuyển động làm cho dao cắt vào phôi. Nó có thể chuyển động quay hoặc chuyển động thẳng, chuyển động liên tục hoặc chuyển động gián đoạn. Thí dụ ở máy tiện, chuyển động chính là chuyển động quay chi tiết gia công, đó là loại chuyển động liên tục. Ở máy bào chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến của chi tiết gia công, đó là loại chuyển động gián đoạn. 2. Chuyển động ăn dao: là chuyển động làm di chuyển dao cắt hoặc chi tiết gia công để cắt ra một lớp phoi mới. Chuyển động ăn dao có thể liên tục hoặc gián đoạn. Ở máy tiện, di chuyển của dao về phía phôi chưa cắt gọt là chuyển động ăn dao, đó là loại chuyển động liên tục. Ở máy mài di chuyển của chi tiết gia công về phía máy là chuyển động ăn dao. CP D Co lle ge 41 3. Chuyển động phụ: là những chuyển động không trực tiếp gây ra cắt gọt. Thí dụ chuyển động để đưa dao cắt vào chi tiết gia công, chuyển động để nâng hạ xà máy, bơm nước làm mát, tự động đo chi tiết gia công.... Để tăng năng suất máy, để vật gia công đảm bảo được độ chính xác, độ bóng phù hợp với yêu cầu thì truyền động điện phải tự động hóa, có tốc độ cắt hoặc lượng ăn dao kinh tế nhất, làm giảm bớt thời gian phi sản xuất như: gá lắp, và tháo lấy chi tiết gia công tự động, kiểm tra kích thước bằng điện tử... 6.3. Sơ đồ điện máy khoan đứng K125: 1. Sơ đồ nguyên lý: 2. Trang bị điện: Máy khoan đứng K125 có thể khoan được chi tiết gia công lớn nhất  = 25mm, ngoày ra máy còn có thể dùng để khoét lỗ. ta rô.... - Động cơ truyền động chính 1M kiểu DK42-4, công suất 2,8KW, tốc độ 1420v/p. - Động cơ bơm nước 2M kiểu A22, công suất 0.125kw, tốc độ 2800v/p Động cơ truyền động chính quay được hai chiều, điều khiển bằng tay gạt cơ khí để đóng mở công tắc M. Công tắc được cấu tạo như sau: - Ngừng máy: để tay gạt ở giữa 1M(1-2) mở. - Chạy phải: kéo tay gạt xuống dưới, tiếp điểm 1-2 của 1M và 2-4 của 3M đóng lại. Tiếp điểm 2-3 của 2M đóng tức thời lúc đó rồi lại nhả ra ngay. K2 K1 PT P1 P2 P3 CD1 CD2 1M 2M PT BO K2 K1 K1 K2 K1 K2 1M 2M 3M 9 3 2 1 6 4 5 8 7 CC CP D Co lle ge 42 - Chạy trái: đưa tay gạt lên trên, tiếp điểm 1-2 của 1M và 2-6 của 2M đóng lại, tiếp điểm 2-5 của 3M đóng tức thời lúc đó rồi lại nhả ra ngay. 3. Nguyên lý làm việc: a. Chạy máy khoan: Kéo tay gạt xuống dưới, khởi động từ K1 có điện (mạch 1-2-3-7-K1-P1) làm việc, đóng các tiếp điểm động lực K1 lại động cơ trục chính quay phải. Đồng thời tiếp điểm 3-4 của khởi động từ K1 đóng lại để tự duy trì nên dù tiếp điểm 2-3 của 2M đã nhả nhưng khởi động từ K1 vẫn đóng (mạch 1-2-4-3-7-K1-P1). Muốn dừng động cơ ta gạt về giữa. Kéo tay gạt lên trên khởi động từ K2 làm việc đóng các tiếp điểm động lực K2 lại(đảo pha) động cơ quay ngược.(trái) b. Tarô bằng máy khoan: Trước hết ta phải chọn giới hạn tarô, sau đó cho trục chính tự động quay phải để tarô, máy sẽ làm việc tự động. Đến giới hạn chọn thì tiếp điểm tác động đóng tiếp điểm (2-5)của 3M K2 có điện làm việc động cơ quay trái và tarô tự động rút ra khỏi lỗ cần ren.Ngay sau đó tiếp điểm 2-5 của 3M tự mở ra nhưng khởi động từ K2 vẫn duy trì. 6.4. Máy tiện 1M61: 1. Đặc điểm làm việc và bảo vệ của máy: Trang bị điện của máy tiện 1M61 Liên Xô cũ có 3 động cơ điện: - Động cơ trục chính 1, công suất 3kw, tốc độ 1450v/p. - Động cơ bơm dầu công suất 0,8kw và động cơ bơm nước công suất 0,125kw. - Động cơ truyền động chính quay được 2 chiều và có bố trí hãm động năng. Hãm động năng được thực hiện nhờ rơle thời gian PB, khởi động từ T và bộ biến áp+chỉnh lưu TP-B. - Yêu cầu của đầu máy khi vận hành phải được tưới dầu liên tục nên giữa truyền động chính và động cơ bơm dầu được bố trí liên động, động cơ bơm dầu làm việc thì mới đóng điện để động cơ chính hoạt động, nếu mạch điện động cơ bơm dầu hỏng thì động cơ truyền động chính tự động ngừng lại. - Bảo vệ ngắn mạch cho toàn hệ thống bằng cầu chì, bảo vệ cho mạch điều khiển bằng cầu chì 2. - Bảo vệ qúa tải cho động cơ bằng rơle nhiệt PT. CP D Co lle ge 43 2. Sơ đồ nguyên lý: PT  P B B T H P1 P2 P3 CD1 1  2  3  1K Y 2K Y  B H KT KB1  TP _ + 3 5 7 9 1 1  H T CD2 PT PT 3 2 1 B K T 15 KB2 T H B 17 19 8 KB1 KB2 21 23 25 27 29 P CP D Co lle ge 44 3. Vận hành: a.Chuẩn bị chạy máy: Đóng cầu dao CD1 điện đi vào các má trên khởi động từ, vào máy biến áp TP. Tay gạt để vị trí giữa, ấn nút 2KY để cấp điện cho khởi động từ  làm việc (mạch 1-3-5-7-cuộn -6-4-2) động cơ bơm dầu 3 làm việc trước. b. Chạy máy: Kéo tay gạt lên trên để tiếp điểm (11-13) của KB1 đóng lại khởi động từ B có điện (mạch 1-3-5-11-13-15-cuộnB-8-6-4-2) đóng các tiếp điểm động lực B lại động cơ trục chính 1 làm việc, đồng thời nó mở tiếp điểm 17-19 để bảo đảm an toàn, đóng tiếp điểm 7-9 để rơle thời gian PB tác động(mạch 1-3-5-7-9- cuộn PB-6-4-2) để chuẩn bị phục vụ hãm máy. Nếu chạy theo chiều ngược thì ngược lại lúc này khởi động từ H làm việc nhờ tiếm điểm KB2 đóng . c. Ngừng và hãm động năng: Kéo tay gạt về giữa, khởi động từ B mất điện, cắt động cơ ra khỏi nguồn. Tiếp điểm phụ của khởi động từ B (23-25) đóng lại và tiếp điểm của công tắc KB1 là 3-21 trở về trạng thái đóng. Khởi động từ T có điện làm việc đóng các tiếp điểm T lại cấp điện một chiều cho động cơ hãm, qúa trình hãm bắt đầu, lúc này rơle thời gian mất điện ngưng làm việc tiếp điểm (7-9 mở) nhưng chỉ sau một thời gian tiếp điểm mở chậm 27-29 mở nhả ra và hãm động năng kết thúc. 6.5. Máy tiện T616: 1. Đặc điểm và trang bị điện mạch điện: a. Trang bị: Động cơ điện không đồng bộ 3 pha 1 kiểu A051 - 4 công suất 4,5kw, tốc độ 1450v/p để quay trục chính. Động cơ bơm nước 3 kiểu A-22 công suất 0,125kw tốc độ 2800v/p để bơm nước làm mát. Động cơ bơm dầu 2 công suất 0,1kw, tốc độ 2800v/p. Bảng điện điều khiển có các phụ kiện: rơle điện áp PH khởi động từ chạy phải, trái LPvà K, khởi động từ bơm dầu KC, biến áp đèn soi... b. Bảo vệ: động cơ trục chính của máy cần quay cả được hai chiều bằng hai khởi động từ KP và K, để đảm bảo an toàn trong sơ đồ điện đã thực hiện việc khóa chéo bằng các tiếp điểm thường đóng của chúng. Hai tiếp điểm thường đóng 3-4 và 4-6 được đấu chéo giữa hai động từ K và KP. Khi khởi động từ KP đang làm việc, tiếp điểm thường đóng của nó(4-6) mở ra,do đó dù người thợ có vô ý kéo nhầm tay gạt thì cuộn dây K cũng không làm việc. Yêu cầu của đầu máy khi vận hành phải được tưới dầu liên tục nên giữa động cơ trục chính và động cơ bơm dầu có bố trí liên động với nhau nhờ tiếp điểm 4-A3 của KC. Chỉ khi nào động cơ bơm dầu đã đóng điện thì động cơ trục chính mới hoạt động được. - Máy được bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì 1 và 2. - Bảo vệ điện áp thấp và điện áp (o) nhờ tay gạt và rơle điện áp PH. - Máy tiện T616 không bố trí bảo vệ qúa tải. CP D Co lle e 45 2. Nguyên lý làm việc: a. Chuẩn bị chạy máy: đóng cầu dao BB điện từ nguồn sẽ được đưa vào các má trên của khởi động từ, hệ thống điều khiển và máy biến áp an toàn. Để tay gạt ở vị trí giữa (0) tiếp điểm 1-A3 kín, rơle điện áp PH hoạt động (mạch 1-A1-C- cuộn PH-3A3) tiếp điểm PH đóng lại để tự khóa. Chính vì vậy nên mỗi khi mất điện, nếu thợ tiện quên không đưa tay gạt về giữa (điểm 0) lúc có điện trở lại, máy cũng không tự động chạy để đảm bảo an toàn. Những máy có bơm dầu riêng thì lúc này khởi động từ KC của bơm dầu sẽ hút(mạch 1A3-1-7-cuộnKC-3A3) đóng điện cho động cơ bơm dầu và đóng tiếp điểm 4-3 để chuẩn bị cho mạch điều khiển động cơ truyền động chính. Nếu thợ tiện muốn chạy bơm nước chỉ việc đóng cầu dao BD. b. Chạy phải: kéo tay gạt lên phía trên, tiếp điểm P kín (C và  hở) động cơ bơm dầu vẫn hoạt động bình thường nhờ tiếp điểm PH vẫn đóng. Khởi động từ KP hoạt động ( mạch 1A3-1-P-2-KP-3-4-3A3) đóng điện cho động cơ chính chạy phải, tiếp điểm 4-6 của nó mở ra đề phòng K khỏi tác động nhầm. c. Ngừng máy: kéo tay gạt về vị trí giữa, P sẽ mở ra, khởi động KP mất điện nhả ra nên động cơ 1 ngưng làm việc. Động cơ bơm dầu vẫn hoạt động bình thường vì P vẫn đóng. d. Chạy trái: kéo tay gạt xuống phía dưới, tiếp điểm  kín khởi động từ K đóng lại (mạch 1A3-1--5-K-6-4-3A3) động cơ trục chính chạy trái vì ở mạch động lực thứ tự của 2 pha đã được đổi nhau, đồng thời tiếp điểm của K là 3-4 sẽ mở ra để đảm bảo an toàn. A1 A2 A3 1 2 3 BB BD 1 2 KP K KC PH KP K KC 1A3 3A3 C P  P PH PMD PMD TP KD K KC Đ 2 0 1 2 0 1 1 2 3 4 5 6 7 CP D Co lle ge 46 Chương 7 TÍNH TOÁN CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN XÍ NGHIỆP. A.Mục đích: Sau khi học xong bài này các bạn hiểu một số vấn đề sau: - Nắm được một số phương pháp sửa chữa máy điện một chiều - Nắm được một số phương pháp sửa chữa máy điện xoay chiều một pha và ba pha - Tính toán chọn dây dẫn cho các máy điện công nghiệp - Tính toán chọn các thiết bị bảo vệ hệ thống điện máy công nghiệp B. Nội dung: I. Kiểm tra điều chỉnh máy điện một chiều Máy điện một chiều có nhiều mục để kiểm tra như: kiểm tra cách điện, đo điện trở, kiểm tra sự làm việc chổi than.... Ở đây chỉ giới thiệu một số mục kiểm tra cần thiết nhất tránh sự cố như máy chạy yếu,nóng,phát tia lửa nhiều ở chổi than. 1. Xác định đường trung tính hình học Ngoài những máy điện 1 chiều không có cực từ phụ chổi than được xê dịch ngược chiều quay để cải thiện đổi chiều, những máy điện một chiều đặc biệt cần điều chỉnh tốc độ... nói chung chổi than của máy điện một chiều phải đặt ở vị trí đường trung tính hình học( thường đánh dấu ở vành đỡ chổi than và nắp). Mỗi lần tháo máy ra bảo dưỡng phải chú ý vạch dấu này bằng sơn đỏ để khỏi nhầm khi lắp lại. a. Phương pháp điện áp cực đại: cho máy điện một chiều quay không tải với tốc độ không đổi, ổn định, cuộn kích từ được kích thích độc lập dòng điện một chiều (ắcqui) ở ngoài sao cho điện áp máy phát ở phạm vi định mức. Quay chổi than trên cổ góp đến chỗ mà vôn kế nối với đầu ra của phần ứng máy phát điện chỉ một trị số lớn nhất. Vị trí đó chính là đường trung tính hình học. b. Phương pháp tốc độ bằng nhau: ta biết rằng động cơ điện một chiều có các cực từ phụ khi xê dịch chổi than khỏi đường trung tính hình học về 1 phía thì phản ứng phần ứng và các cực từ phgụ khử từ đối với các cực từ chính còn khi quay về phía kia là nạp từ. Căn cứ vào tính chất này, ta cho một điện áp không đổi vào động cơ quay không tải với dòng điện khoảng 0,5Iđm rồi dùng tốc độ kế để đo tốc độ quay thuận và tốc độ quay ngược. Vì tốc độ quay động cơ phụ thuộc vào từ thông nên ta chỉ cần quay chổi than tới vị trí nào đó mà tốc độ quay thuận và tốc độ quay ngược bằng nhau thì đấy chính là vị trí trung tính hình học. c. Phương pháp cảm ứng: phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong thực tế vì đơn giản và chính xác có thể tìm được vị trí đường trung tính hình học khi máy điện một chiều đứng yên. Chỉ cần 1 bộ pin hoặc ắc qui và đấu dây như hình vẽ sau. CP D Co lle ge 47 Ấn nút K để cho những xung vào cuộn dây kích từ, rôto sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng. Nếu vôn kế chỉ điện áp càng lớn tức là chổi than đã bị lệch khỏi đường trung tính càng nhiều , phải quay chổi than về vị trí nào đó mà kim chỉ số 0 thì đấy chính là đường trung tính hình học. Trong thực tế, chổi than khi đã nằm đúng đường trung tính hình học, đồng hồ vẫn chỉ vài vôn do khe hở không khí Bởi vậy chỉ cần chọn điểm mà vôn kế chỉ nhỏ nhất là được đường trung tính hình học. 2 Kiểm tra cách điện Muốn đảm bảo vận hành liên tục và chắc chắn an toàn, máy điện mới lắp đặt hoặc sau khi tu sửa đều cần được xác định trạng thái cách điện, những máy đang làm việc,nghỉ lâu cũng cần có định kì kiểm tra cách điện để dự đoán trước được sự ẩm ướt tránh cho cuộn dây khỏi bị đánh thủng khi cấp điện vào. Người ta dùng mêgômkế 5001000v để kiểm tra cách điện, tùy theo điện áp nhưng nói chung qui định ở nhiệt độ làm việc thì điện trở cách điện phải đạt 1M/1000v. Điện trở càng cao càng tốt, đối với máy điện một chiều dưới 440v và máy điện xoay chiều 220/380v nếu đạt từ 0,5M trở lên là đạt yêu cầu vận hành. 3. Kiểm tra thông số kỹ thuật động cơ điện xoay chiều Các động cơ điện xoay chiều khi chạy thử cần kiểm tra một số thông số kỹ thuật sau: - Kiểm tra cách điện phải từ 0,5M trở lên, thực tế thì cách điện tốt lên đến 20M hoặc tới vô cực. Trường hợp kim đồng hồ chỉ lên 0 là động cơ bị chạm masse phải sửa chữa lại không được vcận hành. - Kiểm tra dòng điện không tải khi vận hành dựa vào bảng sau. DÒNG ĐIỆN KHÔNG TẢI(%) SO VỚI ĐỊNH MỨC Ở CÁC TỐC ĐỘ CÔNG SUẤT 3000 1500 1000 750 600 0,10,4 55 70 80 0,51 40 55 60 15 35 50 55 60 510 25 45 50 55 60 1025 20 40 45 50 55 2530 18 35 40 45 50 K Pin V PD Co lle ge 48 Ghi chú: trong bảng là giá trị trung bình, dòng điện đo được khi không tải không cao hơn mức độ này là động cơ tốt, nếu cao hơn qui định thì có thể do quấn sai, thiếu vòng, đấu dây sai... TỐC ĐỘ QUAY CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA TỐC ĐỘ QUAY ( vòng /phút) SỐ ĐÔI CỰC P SỐ CỰ 2P Tư trường quay(stato) Động cơ ( trục rôto) 1 2 3 4 5 2 4 6 8 10 3000 1500 1000 750 600 2815 2940 1400  1470 930  985 720  740 580  585 Kinh nghiệm khi kiểm tra mang tải (động cơ 380v) cứ 1KW, ampe kế kềm chỉ từ 2A trở lại là động cơ chạy được. Thí dụ: một động cơ không đồng bộ 3 pha 380v công suất 7,5kw, tốc độ 1450v/p. Dòng điện tải định mức là: Iđm = 7,5.2 = 15A Cho chạy đo dòng không tải thì dòng điện ở ba pha phải nằm trong khoảng tra bảng. 15.0,45 = 6.75A. Cho mang tải, dùng ampe kế kìm đo được nhỏ hơn hoặc bằng 15A và dùng tốc độ kế đo chỉ 1450 vòng trở lên là động cơ đủ điều khiện làm việc. 4. Xác định cực tính động cơ không đồng bộ ba pha: Tiêu chuẩn(LX cũ) TOCT183-55 Tiêu chuẩn Đức Động cơ: Pháp, Việt Nam… Động cơ: Nhật, Rumani…… PHA Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối 1 2 3 C1 C2 C3 C4 C5 C6 U V W R S T A B C X Y Z U V W X Y Z a. Dùng nguồn điện xoay chiều để xác định: a1. Đối với động cơ có công suất nhỏ dưới 3KW: Đối với các động cơ có công suất nhỏ ta có thể dùng nguồn điện 1pha có điện áp 220v để xác định rất thuận tiện. Nhưng chú ý về an toàn điện, cách xác định như sau: PD C oll eg e 49 - Dùng Ohm – kế đo xác định từng cặp dây ra của động cơ. - Thử nghiệm lần 1: Mắc dây như hình vẽ, một pha mắc vào vôn kế,còn hai pha kia nối tiếp, sau noun mắc hai đầu dây còn lại vào điện áp nguồn một pha 110/220v, quan xác kim đồng hồ nhận xét: + Nếu kim vôn kế lệch đi từ 6v đến 10v thì hai đầu dây mắc vào nguồn một pha khác cực tính . Vì sức điện động cảm ứng trong hai pha này có cùng chiều. + Ngược lại, nếu kim vôn kế chỉ đứng yên tại vạch 0 (có thể lệch đi chút ít) thì hai đầu dây mắc vào nguồn một pha 110/220v cùng cực tính. Vì sức điện động cảm ứng trong hai pha này ngược chiều nên triệt tiêu, nên không cảm ứng sang pha thứ ba , do đó sức điện động trong pha 3 e3 = 0. Trong thử nghiệm lần này ta xác định được cực tính của hai pha và đánh dấu cực tính các dây pha AX,BY. - Thử nghiệm lần 2: Mắc dây như hình vẽ , mở dây hai pha đã xác định cực tính song, lấy 1 trong 2 pha này nối vào volt – kế, còn pha thứ ba nối nối tiếp với pha AX và mắc vào nguồnđiện110/220v. - Cho điện vào và quan xác kim volt-kế để kết luận cực tính của 2 dây đang nối với nguồn điện. - Căn cứ vào thử nghiệm lần 2, lấy chuẩn đã đánh dấu là pha AX, đánh dấu pha 3 các đầu C,Z.  Chú ý: Thời gian mỗi lần thử nghiệm cho động cơ không nên để lâu qúa 10 giây, có thể làm cháy động cơ. Vôn kế (10v – 20v) 110/220v A R C1 C2 C3 Vôn kế (10v – 20v) 110/220v A C1 C3 X B Y CP D Co lle ge 50 a2. Đối với động cơ có công suất lớn: Đối với động cơ có công suất lớn thì ta cũng có thể xác định bằng phương pháp này nhưng nguồn điện thử phải thấp khoảng 30% Uđm của động cơ. b. Dùng nguồn một chiều( bình ắcquy) để xác định Ngoài cách dùng nguồn điện xoay chiều điện áp nguồn và điện áp thấp, có thể dùng bình accu để xác định cực tính động cơ trên nguyê lý hiện tượng cảm ứng điện từ. Vôn kế (10v – 20v) 30%Uđm A R C1 C2 C3 H.a Vôn kế (10v – 20v) 30%Uđm A C1 C3 X B Y H.b Vôn kế(3v) 24V Công tắc K đóng mở liên tục K CP D Co lle ge 51 c.Dùng đồng hồ VOM(mA-kế) xác định: Mắc mạch như hình vẽ, dùng tay quay trục động cơ, nếu kim mA-kế đứng yên chứng tỏ các đầu dây đang nối chung mối có cùng cực tính, ngược lại see khác cực tính. Cứ thế tráo 2 đầu dây của mỗi pha cho đến khi nào kim mA-kế chỉ dao động tại vạch 0 thì kết qủa xác định hoàn tất. II. Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho máy công nghiệp: 1. Chọn dây dẫn điện: a. Chọn dây theo bảng: ở hệ thống điện máy công nghiệp, trong nội bộ từng phân xưởng từng máy thì chỉ cần chọn theo điều kiện phát nóng để dòng điện qua dây dẫn bằng hoặc nhỏ hơn khả năng tải của dây một chút là được. Dòng điện phụ tải cho phép của dây dẫn phụ thuộc vào tiết diện, sự cấu tạo và môi trường cũng như điều kiện làm mát dây dẫn. Bảng 1 dùng để chọn dây dẫn điện vào động cơ một cách nhanh chóng ( nhiệt độ môi trường 250C). mA-kế Pha 1 Pha 2 Pha 3 CP D Co lle ge 52 Bảng 1 CHỌN DÂY TẢI ĐIỆN VÀ CẦU CHÌ BẢO VỆ NGẮN MẠCH CHO MÁY ĐIỆN Công suất động cơ (kw) Tiết diện dây (mm2 ) Cỡ cầu chì KiểuAO KiểuAO2 U=220v U= 80v U= 220v U= 380v 0,6 1 1 6 6 0,8 1 1 6 6 1 1 1 1 10 6 1,1 1 1 10 6 1,5 1 1 15 10 1,7 1,5 1 15 10 2,2 1,5 1 20 15 2,8 2,5 1,5 25 15 3 2,5 1,5 25 15 4 2,5 1,5 35 20 4,5 2,5 1,5 60 25 5,5 2,5 1,5 60 35 7 4 2,5 80 35 7,5 4 2,5 80 35 10 10 6 4 80 60 13 6 4 100 60 14 6 4 100 80 17 10 6 125 80 20 10 6 160 100 22 16 10 160 100 28 16 10 225 125 30 25 16 225 160 40 40 35 25 350 200 CP D Co lle ge 53 Bảng 2: DÒNG ĐIỆN TẢI CHO PHÉP CỦA DÂY ĐỒNG BỌC CAO SU NHIỆT ĐỘ 250C Trọng lượng dây Kg/km dòng điện tải A khi đặt Đường kình dây số sợi và  1sợi mm tiết diện mm2 Cả bọc P Lõi đồng Trên sứ Trong ống 0,97 1x0,97 0,75 22 6,7 6(13) 1,13 1x1,13 1 25 9,2 6(15) 6 1,37 1x1,37 1,5 31 13,5 10(20) 10 1,76 1x1,76 2,5 42 21,5 15(27) 15 2,24 1x2,24 4 58 35 25(36) 25 2,73 1x2,73 6 78 52 35(46) 35 3,99 7x1,33 10 140 87 60(68) 60 5,04 7x1,68 16 211 113 90 75 6,33 7x2,11 25 317 220 125 100 7,47 7x2,49 35 417 310 150 120 9,05 19x1,81 50 585 440 190 165 10,70 19x2,14 70 787 613 240 200 12,45 19x2,49 95 1048 838 290 245 14,07 37x1,81 120 1311 1050 340 280 15,68 37x2,14 150 1630 1324 390 330 17,43 37x2,49 85 1996 1680 450 19,89 37x2,21 240 2558 2120 530 Ghi chú: Nếu nhiệt độ nơi dây đặt nóng hơn thì phải cho dòng điện tải giảm xuống. Cụ thể 300C nhân hệ số 0,95, nếu 350C nhân hệ số 0,81 và 400C nhân hệ số 0,76. Nếu lõi nhôm thì dòng điện tải cho phép chỉ bằng 0,77 dây đồng có cùng tiết diện. Thí dụ: máy tiện T630 có động cơ trục chính Pđm = 10KW;U = 380v; I = 20A Tra bảng 1 tìm cỡ dây tải điện S = 4mm2. Nếu dùng dây bọc (P) thì đường kính(không kể bọc ngoài) là 2,24mm, cứ 100m dây nặng khoảng 5,8kg(bảng 2). b. Chọn dây theo công thức: phương pháp này chọn tiết diện theo điều kiện tổ thất điện áp đã qui định thường áp dụng khi tải điện với công suất P cần thiết có khoảng cách l đã biết, công thức được tính như sau: CP D Co lle ge 54 P: công suất sử dụng tính bằng kw %U.C l.PS   l: chiều dài đường dây ( m ) U: tổn thất điện áp trên đường dây tải % C: là hệ số nếu dùng dây đồng, đường tải điện 3 pha 380v lấy C = 80. Dây nhôm thì lấy C = 46. Trường hợp đường dây tải điện 1 pha 220v bằng đồng thì lấy C = 13. Nếu đường dây cung cấp cho nhiều điểm khác nhau thì ta cộng công suất P của từng địa điểm với nhau với khoảng cách từ nguồn đến phụ tải nghĩa là : Ptt = P1 + P2 +P3......Pn Thí dụ: chọn dây tải điện cho cần cẩu chân đế KPD 94 công suất P = 70kw ở cách xa trạm biến áp 200m với điện áp lưới 3x380v. Cho tổn thất điện áp trên đường dây là U% = 5%. thay và công thức ta được. 35 5.80 200.70S  Vậy ta phải dùng dây đồng cỡ 35mm2 để tải. 2. Chọn cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho máy điện: Trong máy công nghiệp thì rơle nhiệt hoặc rơle điện từ chỉ bảo vệ qúa tải, muốn bảo vệ ngắn mạch thì phải dùng áptômát hoặc cầu chì. Hiện nay có nhiều loại cầu chì khác nhau tùy theo điện áp, dòng điện, cách bố trí dây chảy, mà nó để ngoài không khí đặt trong ống sứ có cát dập lửa, trong ống nhựa thạch anh... Cầu chì phải có khả năng cắt dòng điện cao khi bị ngắn mạch một cách nhanh nhất để bảo vệ động cơ, với những động cơ thông dụng điện áp thấp thì chọn cỡ dây theo bảng 3. Dây chảy trong cầu chì có thể loại tròn hoặc tấm mỏng bằng chì , kẽm, nhôm hoặc hợp kim nòng chảy thấp, dẫn điện tốt như bạc. Công thức chọn dòng điện dây chảy: 5,26,1 II kñcc   Thí dụ: Máy tiện T630 có động cơ trục chính kiểu lồng sóc, P = 10kw, U = 380v; Iđm = 20A, bội số khởi động 7 . Vậy dòng điện khi khởi động Ikđ = 20.7 =140A. Từ công thức trên ta tính dòng điện dây chảy: A60 5,2 140Icc  Nếu dùng dây chảy bằng nhôm thì từ bảng 3 ta lấy loại d =- 1.6mm. CP D Co lle ge 55 Bảng 3: CÁCH CHỌN DÂY CHẢY CHO CẦU CHÌ Dòng điện định mức dây chảy (A) Đường kính dây chảy Nhôm Chì Đồng 0,15 0,5 4 0,20 2 0,50 8 0,25 4 0,75 10 0,30 6 1 12 0,40 10 1,5 14 0,50 14 2 16 0,60 16 2,5 21 0,70 18 3,5 28 0,80 20 4,2 36 0,90 25 5 40 1 32 6 48 1,2 40 9 1,4 50 12 1,6 60 14 1,8 75 17 2 90 20 2,5 120 32 3 160 46 CP D Co lle ge 56 CP D Co lle ge