Giáo trình Kỹ thuật điện (Trình độ Sơ Cấp)

ụ (RP) để mở rộng giới hạn đo cho Vônmét. V rV I Phụ tải RP U p U V U Page 89 Nếu Rp rất lớn so với rV thì thang đo càng được mở rộng. RP càng lớn so với rv thì cở đo càng được mở rộng. Muốn có nhiều tầm đo khác nhau ta dùng mạch đo như sau: Đây cũng là mạch đo điện áp DC thường dùng trong đo vạn năng. Tổng trở vào của Vônmét thay đổi theo tầm đo nghĩa là tổng trở vào càng lớn thì tầm đo điện áp càng lớn. Cho nên người ta dùng trị số độ nhạy  / VDC của Vônmét để xác định tổng trở vào cho mỗi tầm đo. + ở tầm đo 2,5V tổng trở vào là: ZV1 = 2,5V * 20 k / VDC = 50 k + ở tầm đo 10V tổng trở vào là: ZV2 =10V * 20 k / VDC = 200 k 3.3.2.2. Đo điện áp AC: Đối với cơ cấu đo điện động, điện từ, Vônmét AC dùng những cơ cấu này phải mắc nối tiếp điện trở với cơ cấu đo như Vônmét DC. Vì hai cơ cấu này hoạt động với trị hiệu dụng của dòng xoay chiều. Riêng cơ cấu từ điện phải dùng phương pháp biến đổi như ở Ampemét tức là dùng điôt chỉnh lưu. a. Vônmét từ điện chỉnh lưu đo điện áp xoay chiều: Là dụng cụ được phối hợp mạch chỉnh lưu với cơ cấu đo từ điện như hình vẽ sau: C Rm R2 R3 R1 + Vđo + - - V1 V2 V3 Hình 3.12: Mạch đo điên áp DC nhiều tầm đo. Hình 3.13: Vônmét từ điện chỉnh lưu đo điện áp xoay chiều - R1: điện trở bù nhiệt độ làm bằng dây đồng. - R2: điện trở manganin. - L và C: điện cảm và điện dung bù tần số. C R1 R2 C U C Rp L U R1 R2 Page 90 Mở rộng thang đo ở Vônmét từ điện chỉnh lưu cũng tương tự Vônmét từ điện một chiều. b. Vôn mét điện từ: Là dụng cụ đo điện áp xoay chiều tần số công nghiệp. Cuộn dây phần tỉnh có số vòng lớn từ 1000  6000 vòng. Để mở rộng thang đo người ta mắc nối tiếp với cuộn dây các điện trở phụ như hình dưới đây. Tụ điện C dùng để bù tần số khi đo ở tần số cao hơn tần số công nghiệp. c. Vôn mét điện động: Cấu tạo của Vôn mét điện động giống Ampemét điện động nhưng số vòng cuộn dây tỉnh lớn hơn, tiết diện dây nhỏ hơn. Trong Vôn mét điện động cuộn dây tỉnh và cuộn dây động được mắc nối tiếp nhau. Cuộn dây tỉnh được chia thành 2 phần A1 và A2 hình vẽ trên. Khi đo điện áp nhỏ hơn hoặc bằng 150V, hai đoạn A1 và A2 được mắc song song với nhau. Nếu điện áp U  150V các đoạn A1 và A2 được mắc nối tiếp nhau. * Ngoài ra để mở rộng phạm vi đo lớn hơn (Trên 600V), người ta dùng máy biến điện áp đo lường (BU). Tương tự như BI, BU dùng đo lường trong mạch điện xoay chiều điện áp cao. Cấu tạo tương tự như máy biến áp thông thường, ta có tỷ số biến áp: 2 1 2 1 W W U UKU   U1 = KU.U2 Điên áp định mức thứ cấp U2 luôn luôn được tính toán là 100V (trừ một số trường hợp đặc biệt). C Rm Rp1 Rp2 Rp3 C U1 U2 U3 Hình 3.14: Vôn mét điện từ. Hình 3.15: Máy biến điện áp W2 V U2 U1 W1 Page 91 3.4. ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG 3.4.1. ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG TRONG MẠCH MỘT PHA 3.4.1.1. Đo công suất trong mạch điện xoay chiều 1 pha: Với mạch điện xoay chiều, không thể dùng phương pháp Ampemét - Vônmét để xác định công suất tiêu thụ trên tải (vì tích số UI chỉ là công suất biểu kiến) mà phải dùng Oátmét để đo. Ta biết rằng góc quay  trong trường hợp này tỉ lệ với các dòng điện I (dòng điện qua tải) và Iv (dòng điện qua cuộn động tỉ lệ với điện áp tải) qua 2 cuộn dây và góc lệch pha giữa chúng. Vì điện cảm trong cuộn áp không đáng kể nên dòng điện Iv và U cùng pha. Vậy góc lệch pha giữa 2 dòng điện I và Iv cũng chính là góc lệch pha  giữa dòng điện I và điện áp phụ tải U. Do đó, ta có: PKP RR KUI RR K pupu 1 . cos .  Trong đó: ( PU RR KK 1 ). Nghĩa là góc quay của kim tỷ lệ với công suất cần đo. Do đó Oátmét kiểu điện động và sắt điện động có thể dùng để đo công suất trong các mạch điện một chiều và xoay chiều. * Khi sử dụng Oátmét phải chú ý đến cực tính của cuộn dây. Vì khi đổi chiều dòng điện 1 trong 2 cuộn dây thì mômen quay đổi chiều dẫn đến kim của Oátmét quay ngược. - Cách đấu Oátmét vào mạch: có 2 cách Hình 3.18: Đo công suất xoay chiều bằng Oátmét. * Iv RP Rt I 2 1 * UAC Ru a. Cuộn điện áp mắc trước * Iv RP Rt I 2 1 * UAC Ru * Iv RP Rt I 2 1 * UAC Ru b. Cuộn điện áp mắc sau Page 92 + Đấu cuộn dòng điện trong (hình 3.19 a): dùng khi đo mạch điện có công suất nhỏ + Đấu cuộn dòng điện ngoài: dùng khi đo mạch điện có công suất lớn. - Thay đổi tầm đo: + Đối với cuộn dòng điện: người ta chia cuộn dòng (cuộn tĩnh) thành hai nửa cuộn rồi đấu nối tiếp hoặc song song lại với nhau.  Khi đấu nối tiếp hai nửa cuộn (hình 3.20 a): tầm đo là Iđm.  Khi đấu song song hai nửa cuộn (hình 3.20 b): tầm đo là 2Iđm + Đối với cuộn điện áp: dùng điện trở phụ nhiều cở để thay đổi tầm đo như Vôn mét, mắc nối tiếp các điện trở phụ vào cuộn động, mạch như hình 3.20 c: 3.4.1.2. Đo điện năng trong mạch điện xoay chiều 1 pha: - Cấu tạo công tơ một pha loại cảm ứng Hình 3.20: Thay đổi cỡ đo của Oátmét Iđm Iđm a. 2Iđm Iđm Iđm b. * Iv RP1 Rt I 2 1 * UAC Ru 1 2 3 RP2 RP3 c. Tải một pha Page 93 Phần tĩnh: + Cuộn dòng điện: Có số vòng dây ít khoảng vài chục vòng nhưng tiết diện dây lớn khoảng 1,2 ÷ 1,4 mm2. Cuộn dòng điện được mắc nối tiếp với tải tiêu thụ, có nhiệm vụ tạo ra từ thông φi tỉ lệ với độ lớn dòng điện chạy qua tải. + Cuộn điện áp: Có số vòng dây lớn khoảng vài ngàn vòng nhưng tiết diện dây bé khoảng 0,11 mm2. Cuộn điện áp được mắc song song với tải tiêu thụ, có nhiệm vụ tạo ra từ thông φu tỉ lệ với độ lớn điện áp đặt trên tải. Mỗi cuộn dây được quấn trên một mạch từ để dẫn từ thông xuyên qua đĩa nhôm. + Nam châm vĩnh cửu M hình móng ngựa: Được gắn sao cho mép đĩa nhôm chuyển động qua khe hở giữa hai cực nam châm để giúp cho đĩa nhôm quay đều. Phần động: Đĩa nhôm D: Được chế tạo bằng vật liệu nhôm, có dạng đĩa tròn, nhẹ, trọng lượng phân bố đều để dễ dàng chuyển động quanh trục xuyên tâm và dễ thay đổi tốc độ. Đĩa nhôm nằm trong khe hở của mạch từ cuộn áp và cuộn dòng. Bộ phận truyền động bánh răng: Có nhiệm vụ truyền chuyển động quay của trục đĩa nhôm để quay các con số chỉ thị thể hiện điện năng tiêu thụ trong suốt thời gian tải hoạt động. - Nguyên lý hoạt động Khi có dòng điện xoay điện đi qua cuộn dòng sẽ sinh ra từ thông ø1 biến thiên qua đĩa nhôm. Do đó đĩa nhôm sẽ xuất hiện dòng điện xoáy ii. Tương tự như vậy ở cuộn áp dòng xoay chiều sinh ra từ thông ø2 biến thiên do đó sinh ra dòng điện iư ngược chiều với ii. Các dòng ii và iư tác dụng với ø1 và ø2 tạo thành mô men quay làm đĩa nhôm quay. Do đĩa nhôm lại nằm trong từ trường nam châm vĩnh cửu nên khi đĩa nhôm quay thì trong đĩa lại xuất hiện dòng điện cảm ứng ic. Sự tương tác giữa ic và từ trường của nam châm vĩnh cửu sẽ sinh ra mô men hãm, ngược chiều với mô men quay (do đó nam châm vĩnh cửu được gọi là mô men hãm) n là tốc độ quay của đĩa nhôm Khi Mq = Mc thì đĩa nhôm quay đều => . n => Như vậy tốc độ quay của đĩa nhôm tỷ lệ với công suất P của mạch cần đo. - Sơ đồ nguyên lý Page 94 - Sơ đồ đấu nối A 0 Đọc kết quả đo A = A2 – A1 Trong đó: A là số điện tiêu thụ hàng tháng A1 là số chỉ công tơ đầu tháng A2 là số chỉ công tơ cuối tháng 1 2 3 4 KW h Tải một pha 4 3 2 1 Page 95 3.4.2. ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG TRONG MẠCH BA PHA 3.4.2.1. Đo công suất trong mạch điện xoay chiều 3 pha: - Mạch 3 pha 4 dây: Để đo công suất ở mạch 3 pha 4 dây người ta dùng 3 Oátmét 1 pha, mỗi Oátmét mắc vào một pha, sau đó cộng các chỉ số của chúng lại với nhau: P3P = P1 +P2 + P3 Trong thực tế người ta chế tạo Oátmét 3 pha 3 phần tử. Nó bao gồm 3 cuộn dòng điện, tương ứng với 3 cuộn điện áp gắn trên cùng một trục quay. Mômen làm quay phần động là tổng của 3 mômen thành phần. Tức là số chỉ của Oátmét sẽ tỷ lệ với công suất 3 pha. Phương trình đặc tính thang đo: PPK 33 + Sơ đồ mắc như sau: - Mạch 3 pha 3 dây: Gọi dòng điện chạy trong 3 pha lần lượt là iA, iB, iC ta có: iA + iB + iC = 0  iC = -(iA +iB) Công suất tức thời 3 pha: P3P = iAUA +iBUB + iCUC = iAUA + iBUB - (iA +iB)UC = iA (UA - UC) + iB(UB - UC) = iA UAC +iBUBC = P1 + P2 Như vậy công suất của mạng 3 pha 3 dây được đo 2 Oátmét một pha: A ZA ZB ZC * P1 * * * * * P2 P3 B C N Hình 3.22: Sơ đồ dùng Oátmét ba pha ba phần tử đo công suất mạch ba pha. A ZA ZB ZC * P1 * * * * * P2 P3 B C N Hình 3.21: Sơ đồ dùng 3 Oátmét một pha đo công suất mạch ba pha Page 96 * Oátmét thứ nhất đo dòng điện pha A và điện áp UAC * Oátmét thứ hai đo dòng điện pha B và điện áp UBC Sơ đồ mắc Oátmét như sau: Trong thực tế người ta chế tạo Oátmét 3 pha 2 phần tử nối chung một trục, cách mắc dây Oátmét 3 pha như cách mắc ở phương pháp đo công suất mạng 3 pha bằng 2 Oátmét , số chỉ của Oátmét này sẽ là công suất của mạng 3 pha 3 dây. Sơ đồ mắc Oátmét như sau: Trường hợp mạng 3 pha cân bằng: Nếu trường hợp mạng 3 pha cân bằng chúng ta chỉ cần dùng một Oátmét một pha đo công suất ở một pha sau đó lấy kết quả đo được nhân với 3 (mạch 3 pha 4 dây), hoặc nhân với 2 (mạch 3 pha 3 dây) A B C Z Z Z * * * * P2 P1 Hình 3.23: Sơ đồ dùng 2 Oátmét một pha đo công suất mạch ba pha ba dây A B C Z Z Z * * * * P2 P1 Hình 3.24: Sơ đồ dùng Oátmét ba pha hai phần tử đo công suất mạch ba pha ba dây A ZA ZB ZC * P * B C N a. Mạch 3 pha 4 dây A B C Z Z Z * * P b. Mạch 3 pha 3 dây Hình 3.25: sơ đồ dùng một Oátmét đo công suất mạch 3 pha đối xứng Page 97 Trường hợp đã nối đúng cực tính: mà kim của một Oátmét nào đó vẫn quay ngược thì phải đổi chiều cuộn dây điện áp của Oátmét ấy. Lúc đó công suất tác dụng của mạch 3 pha sẽ bằng hiệu số của 2 số chỉ của 2 Oátmét tức là: P3p = P1 - P2 Cho nên ta nói rằng công suất của mạng 3 pha bằng tổng đại số số chỉ của 2 Oátmét. 3.4.2.2. Đo điện năng trong mạch điện xoay chiều 3 pha: - Công tơ cảm ứng 3 pha 3 phần tử: về cơ bản công tơ 3 pha 3 phần tử là gộp của 3 công tơ một pha. Cấu tạo như hình vẽ: - Sơ đồ nguyên lý + Đo trực tiếp Page 98 + Đo gián tiếp Đọc kết quả đo A = A2 – A1 Trong đó: A là số điện tiêu thụ hàng tháng A1 là số chỉ công tơ đầu tháng A2 là số chỉ công tơ cuối tháng Page 99 3. 5: ĐO GÓC PHA VÀ TẦN SỐ 3.5.1. ĐO GÓC PHA 3.5.1.1. PHƯƠNG PHÁP DÙNG FAZÔMÉT ĐIỆN ĐỘNG (ĐO TRỰC TIẾP) Dụng cụ để đo góc pha và hệ số cosϕ là fazômét. Thông thường nhất là dụng cụ sử dụng cơ cấu chỉ thị lôgômét điện động như hình vẽ sau: a. Fazomet điện động b. Biểu đồ véc tơ Mắc song song với UX là hai cuộn dây động B1 và B2. Cuộn B1 được mắc nối tiếp với một điện cảm L1 và có dòng I1 chạy qua. Cuộn B2 mắc nối tiếp với điện trở R2 và có dòng I2. Cuộn tĩnh A được nối với phụ tải ZT. Nếu I1 = I2 và tính toán sao cho β = γ, khi đó: => β = α. Ta thấy góc quay α của phần động tỷ lệ với góc φ. Do đó trên thang đo có thể khắc độ góc φ hoặc cosφ. Nhược điểm của dụng cụ là chỉ dùng cho 1 cấp điện áp. Khi điện áp thay đổi trên các điện trở R2 và điện cảm trên L1 cũng phải thay đổi do đó góc β cũng thay đổi. Để khắc phục hiện tượng trên người ta dùng mạch phân áp và đồng thời chia cuộn dây động B2 thành 2 cuộn nối song song. Một cuộn nối với điện dung C và cuộn kia nối với điện cảm L sao cho . Khi tần số tăng, điện kháng XL tăng và XC giảm, điện kháng toàn mạch không đổi như hình vẽ sau là Fazomet điện động có bù tần số và điện áp thay đổi Page 100 Fazomet điện động có gới hạn tần số từ 50 ÷ 60 Hz với thang đo φ = 0 ÷ 3600, cosφ = 0 ÷ 1, cấp chính xác từ 0,2 ÷ 0,5. 3.5.1.2. PHƯƠNG PHÁP DÙNG FA ZÔ MÉT CHỈ THỊ SỐ. Nguyên lý hoạt động: dựa trên nguyên tắc biến đổi góc lệch pha thành mã: đầu tiên góc lệch pha cần đo giữa hai tín hiệu được biến thành khoảng thời gian. Sau đó lắp đầy khoảng thời gian đó bằng các xung với các tần số đã biết trước. Các fazômét xây dựng theo nguyên tắc này bao gồm bộ biến đổi góc pha thành khoảng thời gian, bộ biến đổi thời gian - xung, bộ đếm và chỉ thị số. Xét fazômét đơn giản nhất như hình sau: a. Sơ đồ khối nguyên lý b. Biểu đồ thời gian Hình 5.1: Fazomet chỉ thị số Các tín hiệu x1, x2 có dạng hình sin được đưa vào các bộ tạo xung, các xung xuất hiện khi tín hiệu đi qua mức "0". Các xung này sẽ được đưa đến các đầu vào của Trigơ và tạo ra ở đầu ra Trigơ một xung mà độ dài của nó tỉ lệ với góc lệch pha cần đo φx. Khoá K được mở trong khoảng thời gian tx. Từ máy phát chuẩn f0 (có ổn định tần số bằng thạch anh) tín hiệu xung có tần số ổn định f0 (hay chu kỳ T0 = 1/ƒ0 ) được đưa vào bộ đếm và đến chỉ thị số. Số xung N đếm được ở bộ đếm là: Như vậy số xung đếm được tỉ lệ thuận với góc pha φX cần đo với điều kiện f0 và fX là những đại lượng không đổi. Page 101 Đặc điểm: Sai số của phép đo này chủ yếu phụ thuộc vào độ không ổn định của f0 và fX. Ngoài ra còn sai số của việc hình thành và truyền đi khoảng tX và sai số do lượng tử hóa khoảng thời gian tX. Nhược điểm: là kết quả đo phụ thuộc vào tần số fX của tín hiệu cần đo. Tần số này rất khó giữ ổn định vì vậy fazômét loại này ít được sử dụng mà người ta sử dụng sơ đồ sau: a. Sơ đồ khối nguyên lý b. Biểu đồ thời gian Hình 5.2. Fazômét chỉ thị số có sai số không phụ thuộc vào các tần số f0 và fX Trong sơ đồ này ta thực hiện tính số xung không phải trong một khoảng tX mà trong một số khoảng nằm trong một khoảng thời gian đo khác là tU = kT0. Khoảng thời gian tX được tạo ra bằng một bộ chia tần số, tín hiệu vào bộ chia được lấy từ bộ phát chuẩn f0. Tín hiệu xung tu được đưa đến mở khoá thứ hai K2. Các bộ TX1, TX2, Trigơ, khoá K1 và bộ phát tần số chuẩn f0 giống như trên sơ đồ hình 5.1.2. Ở hình 5.1.3b chỉ rõ biểu đồ thời gian của quá trình làm việc của fazômét. Khoảng thời gian tu sẽ mở khoá K2 và xung từ các khoảng tx nằm gọn trong tu sẽ đi qua K2 vào bộ đếm. Số xung đếm được sẽ là: Như vậy kết quả đo không còn phụ thuộc vào các tần số f0 và fX nữa nên sẽ tránh được nhược điểm của sơ đồ ở hình 5.1.2 vì vậy phép đo sẽ chính xác hơn. Page 102 Đặc điểm: Sai số của mạch này chỉ còn phụ thuộc vào độ biến động của hệ số k của bộ chia tần để tạo ra khoảng tu. Nếu ta tính toán để hệ số chia k = 3,6.10n thì kết quả góc pha sẽ được tính bằng độ. Chú ý rằng nếu tần số của tín hiệu nhỏ thì khoảng đo sẽ bị hạn chế vì số khoảng tX chứa trong tu nhỏ. Để mở rộng khoảng đo thì cần phải tăng khoảng thời gian đo tu. Ngược lại nếu tần số của tín hiệu lớn thì sai số lượng tử hoá khoảng thời gian tX tăng lên và tăng sai số của thiết bị. Thông thường fazômét loại này làm việc trong khoảng tần số từ một vài Hz đến vài MHz và có sai số cỡ (0,1÷0,2%). 3.5.2. ĐO TẦN SỐ 3.5.2.1. TẦN SỐ KẾ ĐIỆN ĐỘNG Tần số kế điện động là dụng cụ đo tần số dựa trên cơ cấu lôgômét điện động và sắt điện động. Hình 5.2.1 là cấu tạo của cơ cấu lôgômét điện động. Phần động gồm 2 cuộn dây B1 và B2 lệch nhau một góc γ. Phần tĩnh là cuộn dây A tách làm 2 nửa. Khi có dòng điện I đi vào cuộn dây A và dòng I1, I2 vào cuộn B1, B2 do tác động của trường điện từ chúng tạo thành hai mô men quay ngược chiều nhau: Hình 5.3 lôgômét điện động. Tại thời điểm cân bằng ta có M1 = M2 và nếu thực hiện được: ta có Do γ là hằng số nên Page 103 Nhược điểm của lôgômét điện động là độ nhạy thấp. Để tăng độ nhạy người ta cho thêm lõi thép vào và gọi là chỉ thị sắt điện động (hình 5.2.1). a) b) Hình 5.4: Chỉ thị sắt điện động 1: Lõi thép 2: Cuộn dây tĩnh Mô men quay của cơ cấu sắt điện động khi cho i1 và i2 là dòng điện xoay chiều vào cuộn tĩnh và động ta có B là độ từ thẩm khe hở không khí được tạo bởi dòng điện iI; S2, W2 là diện tích và số vòng của cuộn dây động. Mô men quay trung bình Nếu sử dụng đoạn tuyến tính của đường cong từ hóa thì: B = k1.I1 (k1 là hệ số) và do đó: Khi mô men cản bằng mô men quay Dựa trên cơ cấu điện động người ta chế tạo dụng cụ đo tần số (hình 5.4 a). Trong đó cuộn dây tĩnh A nối tiếp với cuộn dây động B2 và các phần tử R2, L2, C2. Cuộn dây động B1 nối với tụ C1. Từ đó biểu đồ véc tơ (hình 5.4 b) ta thây góc lệch pha UX và I1 là 900 . Mạch Page 104 điện gồm cuộn dây tĩnh A, cuộn dây động B2 và các phần tử R2, L2, C2 tạo thành các mạch cộng hưởng với: và góc lệch pha α được tính: (1) ψ1, ψ2 là góc lệch pha giữa I1I và I2I Từ hình 5.2.3b ta thấy: Với I = I2 và ψ1 = cos (900 – φ2) = sin φ2 Hình 5.5 Tần số kế điện động Mà và (2) X2, Z2 là điện kháng và tổng trở của mạch có dòng I2. Z1 là tổng trở có dòng I1. Từ (2) thay vào (1) ta có: Với Z1 ≈ X1 (chỉ có C1) nên: và Với C1, R2, L2, C2 là hằng số nên: α = F(fX) Thang đo của dụng cụ được khắc độ trực tiếp theo tần số. Tần số kế điện động có giới hạn đo từ 45Hz 55 Hz với sai số ± 1,5% và có thể chế tạo với dải đo lớn hơn đến 2,5kHz 3.5.2.2. TẦN SỐ KẾ CHỈ THỊ SỐ Nguyên lý của một tần số kế chỉ thị số là đếm số xung N tương ứng với số chu kỳ của tần số cần đo fx trong khoảng thời gian gọi là thời gian đo Tđo. Trong khoảng Tđo ta đếm được N xung tỉ lệ với tần số cần đo fx. Ở hình 5.4 a là sơ đồ khối của một tần số kế chỉ thị số. - Quá trình hoạt động của tần số kế chỉ thị số như sau: nguồn tín hiệu có tần số cần đo được đưa đến đầu vào của "Bộ vào". “Bộ vào” bao gồm một bộ khuếch đại dải rộng với Page 105 tần số từ 10Hz ÷ 3,5MHz và một bộ suy giảm tín hiệu; mục đích là để hòa hợp tần số kế với nguồn tín hiệu có tần số cần đo, đồng thời để khuếch đại hay hạn chế điện áp vào đến giá trị đủ để kích thích tạo xung làm việc. Tiếp theo là bộ tạo xung -“Bộ TX” có chức năng biến tín hiệu hình sin hoặc tín hiệu xung có chu kỳ thành một dãy xung DX có biên độ không đổi (không phụ thuộc vào biên độ của tín hiệu vào) nhưng có tần số bằng tần số của tín hiệu vào (H.5.4b). Đồng thời với quá trình trên, máy phát tần số chuẩn -“MF TC chuẩn f0” phát tần số chuẩn được ổn định bằng thạch anh có tần số là f0 = 1MHz. Tín hiệu có tần số fo này được đưa qua “Bộ chia tần số” theo các mức với hệ số là 10n, tần số chuẩn f0 = 1MHz sẽ được chia đến 0,01Hz. Nghĩa là ở đầu ra của mạch điều khiển theo10n (n = 1, 2, 8) tương ứng có thể nhận được khoảng thời gian Trong thời gian Tđo mạch điều khiển “ĐK” cho mở khoá K (khoá có hai đầu vào) để cho phép dãy xung DX (có tần số tỉ lệ với fx) đi vào bộ đếm và sau đó ra cơ cấu chỉ thị, số xung đếm được trong thời gian Tđo này là N. Như vậy suy ra chu kỳ của dãy xung là: với k = 10n suy ra tần số của dãy xung là: Nếu Tđo= 1s (k = 106) thì số xung N (tức là số các chu kỳ) sẽ chính là các tần số cần đo fx nghĩa là: a. Sơ đồ khối : Page 106 Mạch điều khiển phụ trách việc điều khiển quá trình đo; bảo đảm thời gian biểu thị kết quả đo cỡ từ 0,3 ÷ 5s trên chỉ thị số; xoá kết quả đo đưa về trạng thái 0 ban đầu trước mỗi lần đo; điều khiển chế độ làm việc: tự động, bằng tay, hay khởi động bên ngoài (external trigger); chọn dải đo tần số (cho ra xung mở khoá K) và cho ra xung điều khiển máy in số... Bộ hiện số thường có nhiều digit (hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm...) bảo đảm chỉ thị toàn bộ dải tần số cần đo. - Sai số của phép đo và các yếu tố ảnh hưởng đến sai số: sai số cơ bản của phép đo tần số là tần số sai số lượng tử theo thời gian, sai số này tăng khi tần số cần đo giảm. Cụ thể sai số tương đối của phép đo tần số được tính như sau: + Thành phần ΔN/N phụ thuộc vào tỷ số giữa thời gian đo Tđo và chu kỳ của tín hiệu cần đo TX = 1/ƒX . Sai số lượng tử theo thời gian là quá trình không trùng nhau giữa thời điểm bắt đầu thời gian đo Tđo và thời điểm bắt đầu chu kỳ TX. Nếu Tđo và TX là bội số của nhau ( tức là trùng nhau các điểm đầu của hai khoảng thời gian ) thì sai số ΔN = 0; còn nếu như Tđo và TX không phải là bội số của nhau thì sai số lớn nhất của quá trình lượng tử hóa ΔN = ±1 xung thuộc dãy bé nhất của bộ đếm. + Thành phần thứ hai của sai số là: ΔTđo/Tđo được xác định bởi độ biến động của tần số chuẩn f0 từ máy phát thạch anh để cho ra cửa sổ Tđo. Sai số này cỡ 10-7 và được tính là: Vậy sai số của phép đo tần số sẽ là: Như vậy nếu thì sai số của phép đo tần số tỷ lệ nghịch với độ lớn của tần số đo, tức là sai số này nhỏ khi ta đo tần số cao, và sai số này sẽ lớn khi ta đo tần số thấp. Như vậy, khi đo tần số cao sai số của phép đo chủ yếu là do độ không ổn định của tần số máy phát chuẩn fo. Còn khi đo tần số thấp sai số chủ yếu là sai số lượng tử. - Giảm sai số khi đo tần số thấp: muốn giảm sai số khi đo tần số thấp thì phải tăng thời gian đo Tđo nhưng điều này không phải khi nào cũng thực hiện được. Vì vậy trong tần số kế chỉ thị số hoặc là người ta sử dụng bộ nhân tần số để nhân tần số cần đo lên 10n lần hoặc là không cần đo tần số nữa mà chuyển phép đo tần số sang đo thời gian một chu kỳ Tx của tín hiệu cần đo. Khi đo chu kỳ Tx ta thực hiện theo sơ đồ như hình 12.9. Page 107 Tín hiệu có tần số cần đo fx qua “Bộ vào” và qua bộ tạo xung “TX” sẽ tạo ra tín hiệu Tx chính là chu kỳ của tần số cần đo. Tín hiệu Tx qua bộ điều khiển sẽ đưa vào mở khoá K, như vậy thời gian Tx chính bằng Tđo. Trong thời gian Tx khi khoá K mở thì tín hiệu f0 từ máy phát tần số chuẩn sẽ đi vào bộ đếm và ra cơ cấu chỉ thị số, số xung đếm được là N. Quan hệ giữa N và Tx là: => tần số cần đo: a. Sơ đồ khối b. Giản đồ xung Hình 5.7. Tần số kế chỉ thị số giảm được sai số khi đo tần số thấp Sai số tương đối của phép đo chu kỳ được tính là Page 108 CHƯƠNG 4 : VẼ ĐIỆN I. MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG - Trình bày được những tiêu chuẩn bản vẽ điện và lập các bản vẽ sơ đồ điện. - Vẽ và đọc được các dạng sơ đồ điện như: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ lắp đặt, sơ đồ nối dây, sơ đồ đơn tuyến. - Tuân thủ đúng quy định, quy phạm về vẽ kỹ thuật. II. NỘI DUNG CHI TIẾT 4.1. KHÁI QUÁT VỀ VẼ ĐIỆN 4.1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BẢN VẼ ĐIỆN Bản vẽ điện là một trong những phần không thể thiếu trong hoạt động nghề nghiệp của ngành điện nói chung và của người thợ điện công nghiệp nói riêng. Để thực hiện được một bản vẽ thì không thể bỏ qua các công cụ cũng như những qui ước mang tính qui phạm của ngành nghề. Đây là tiền đề tối cần thiết cho việc tiếp thu, thực hiện các bản vẽ theo những tiêu chuẩn hiện hành. 4.1.2. QUI ƯỚC TRÌNH BÀY BẢN VẼ ĐIỆN 4.1.2.1. Vật liệu dụng cụ vẽ a. Giấy vẽ: Trong vẽ điện thường sử dụng các loại giấy vẽ sau đây: - Giấy vẽ tinh, Giấy bóng mờ, Giấy kẻ ô li. b. Bút chì: - H: Loại cứng: từ 1H, 2H, 3H ... đến 9H. Loại này thường dùng để vẽ những đường có yêu cầu độ sắc nét cao. - HB: Loại có độ cứng trung bình, loại này thường sử dụng do độ cứng vừa phải và tạo được độ đậm cần thiết cho nét vẽ. - B: Loại mềm: từ 1B, 2B, 3B ... đến 9B. Loại này thường dùng để vẽ những đường có yêu cầu độ đậm cao. Khi sử dụng lưu ý để tránh bụi chì làm bẩn bản vẽ. c. Thước vẽ: Trong vẽ điện, sử dụng các loại thước sau đây: Thước dẹt, Thước chữ T, Thước rập tròn, Eke đ. d. Các công cụ khác: Compa, tẩy, khăn lau, băng dính 4.1.2.2. Khổ giấy: Khổ giấy là kích thước qui định của bản vẽ. Theo TCVN khổ giấy được ký hiệu bằng 2 số liền nhau Ký hiệu khổ giấy 44 24 22 12 11 Kích thước các 1189×841 594×841 594×420 297×420 297×210 Page 109 Quan hệ giữa các khổ giấy như sau: p Hình 1.1: Quan hệ các khổ giấy 4.1.2.3. Khung tên Khung tên trong bản vẽ được đặt ở góc phải, phía dưới của bản vẽ. Hình 1.2: Khung tên cạnh của khổ giấy (mm) Ký hiệu của tờ giấy tương ứng A0 A1 A2 A3 A4 25 KHUNG TÊN 5 5 5 Page 110 a. Thành phần và kích thước khung tên Khung tên trong bản vẽ điện có 2 tiêu chuẩn khác nhau ứng với các khổ giấy như sau: - Với khổ giấy A2, A3, A4: Nội dung và kích thước khung tên như hình 1.3. - Với khổ giấy A1, A0: Nội dung và kích thước khung tên như hình 1.4. b. Chữ viết trong khung tên Chữ viết trong khung tên được qui ước như sau: - Tên trường: Chữ IN HOA h = 5mm (h là chiều cao của chữ). - Tên khoa: Chữ IN HOA h = 2,5mm. - Tên bản vẽ: Chữ IN HOA h = (7 – 10)mm. - Các mục còn lại: Có thể sử dụng chữ hoa hoặc chữ thường h = 2,5mm. Hình 1.3: Nội dung và kích thước khung tên dùng cho bản vẽ khổ giấy A2, A3, A4 Hình 1.3: Nội dung và kích thước khung tên dùng chobản vẽ khổ giấy A1, A0 Page 111 4.1.2.4. Chữ viết trong bản vẽ Chữ và số trên bản vẽ kỹ thuật phải rõ ràng, dễ đọc. Tiêu chuẩn nhà nước qui định cách viết chữ và số trên bản vẽ như sau Khổ chữ : là chiều cao của chữ hoa, tính bằng (mm). Khổ chữ qui định là : 1.8 ; 2.5 ; Kiểu chữ (kiểu chữ A và kiểu B): gồm có chữ đứng và chữ nghiêng. -Kiểu chữ A đứng (bề rộng của nét chữ b = 1/14h) -Kiểu chữ A nghiêng (bề rộng của nét chữ b = 1/14h) -Kiểu chữ B đứng (bề rộng của nét chữ b = 1/10h) -Kiểu chữ B nghiêng (bề rộng của nét chữ b = 1/14h) 4.1.2.5. Đường nét  Nét liền đậm : cạnh thấy, đường bao thấy.  Nét đứt : cạnh khuất, đường bao khuất.  Nét chấm gạch : đường trục, đường tâm.  Nếu nét đứt và nét liền đậm thẳng hàng thì chỗ nối tiếp vẽ hở. Trường hợp khác nếu các nét vẽ cắt nhau thì chạm nhau. Tên gọi Hình dáng Ứng dụng cơ bản Nét liền đậm Bề rộng s -Khung bản vẽ, khung tên. -Cạnh thấy, đường bao thấy. Nét liền mảnh Bề rộng s/3 -Đường dóng, đường dẫn, đường kích thước. -Đường gạch gạch trên mặt. -Đường bao mặt cắt chập -Đường tâm ngắn. -Đường thân mũi tên chỉ hướng. Nét đứt Bề rộng s/2 -Cạnh khuất, đường bao khuất. Nét gạch chấm mảnh - Trục đối xứng - Đường tâm của vòng tròn Nét lượn sóng - Đường cắt lìa hình biểu diển - Đường phân cách giữa hình cắt và hình chiếu khi không dùng trục đối xứng làm trục phân cách Page 112 Qui tắc vẽ: Khi hai nét vẽ trùng nhau, thứ tự ưu tiên :  Nét liền đậm: Cạnh thấy, đường bao thấy.  Nét đứt: Cạnh khuất, đường bao khuất.  Nét chấm gạch: Đường trục, đường tâm.  Nếu nét đứt và nét liền đậm thẳng hàng thì chỗ nối tiếp vẽ hở. Trường hợp khác nếu các nét vẽ cắt nhau thì chạm nhau. 4.1.2.6. Cách ghi kích thước. - Đường dóng ( đường nối): Vẽ nét liền mảnh và vuông góc với đường bao - Đường ghi kích thước: Vẽ bằng nét mảnh song song với đường bao và cách đường bao từ 7-10mm - Mũi tên: Nằm trên đường ghi kích thước, đầu mũi tên vừa chạm sát vào đường gióng , mũi tên phải nhọn và thon - Ngyên tắc ghi kích thước: Nguyên tắc chung, số ghi độ lớn không phụ thuộc độ lớn của hình vẽ, đơn vị thống nhất là mm (không cần ghi đơn vị trên bản vẽ), đơn vị góc là độ Cách ghi kích thước: Trên bản vẽ: kích thước chỉ được phép ghi 1 lần - Đối với bản vẽ có hình nhỏ, thiếu chổ ghi kích thước cho phép kéo dài đường ghi kích thước, con số kích thước ghi ở bên phải, mũi tên có thể ghi ở bên ngoài - Con số kích thước: Ghi dọc theo đường kích thước và khoảng giữa và cách một đoạn khoản 1.5mm - Hướng viết số kích thước phụ thuộc vào độ nhiêng đường ghi kích thước, đối với các góc có thể nằm ngang - Để ghi kích thước một góc hay một cung, đường ghi kích thước là một cung tròn - Đường tròn trước con số kích thước có ghi φ - Cung tròn trước con số kích thước có ghi R 4.1.2.7. Tỉ lệ bản vẽ - Tỉ lệ thu nhỏ: 1/2, 1/3,.1/100, - Tỉ lệ nguyên: 1/1 - Tỉ lệ phóng to: 2/1, 3/1,. 100/1,.. 4.1.2.8. Cách gấp bản vẽ.  Các bản vẽ thực hiện xong, cần phải gấp lại đưa vào tập hồ sơ lưu trữ để thuận tiện trong việc quản lý và sử dụng  Cách gấp bản vẽ phải tuân theo một trình tự và đúng kích thước đã cho sẵn, khi gấp phải đưa khung tên ra ngoài để khi sử dụng không bị lúng túng, và không mất thời thời gian tìm kiếm Page 113 4.2. CÁC TIÊU CHUẨN CỦA BẢN VẼ ĐIỆN 4.2.1. Tiêu chuẩn Việt Nam Các ký hiệu điện được áp dụng theo TCVN 1613 – 75 đến 1639 – 75, các ký hiệu mặt bằng thể hiện theo TCVN 185 – 74. Theo TCVN bản vẽ thường được thể hiện ở dạng sơ đồ theo hàng ngang và các ký tự đi kèm luôn là các ký tự viết tắt từ thuật ngữ tiếng Việt Hình 1.5: Sơ đồ điện theo tiêu chuẩn Việt Nam Chú thích: CD: Cầu dao; CC: Cầu chì; K: Công tắc; Đ: Đèn; OC: Ổ cắm điện; 4.2.2. Tiêu chuẩn Quốc tế. Trong IEC, ký tự đi kèm theo ký hiệu điện thường dùng là ký tự viết tắt từ thuật ngữ tiếng Anh và sơ đồ thường được thể hiện theo cột dọc Chú thích: SW (source switch): Cầu dao; F (fuse): Cầu chì; S (Switch): Công tắc; L (Lamp; Load): Đèn Page 114 4.3.CÁC KÝ HIỆU QUI ƯỚC DÙNG TRONG BẢN VẼ ĐIỆN 4.3.1. Vẽ các ký hiệu phòng ốc và mặt bằng xây dựng Trên sơ đồ mặt bằng cho ta biết vị trí lắp đặt các thiết bị điện cũng như các thiết bị khác. Một số ký hiệu cơ bản trên sơ đồ mặt bằng: STT TÊN GỌI KÝ HIỆU 1 Cửa ra vào 1 cánh 2 Cửa ra vào 2 cánh 3 Thang máy 4 Cửa sổ 5 Cầu thang Bồn tắm Page 115 7 Van nước Ngoài ra còn có rất nhiều các ký hiệu trên bản vẽ, mà chúng ta có thể tìm hiểu trong hệ thống tiêu chuẩn Viêt Nam (TCVN) về xây dựng Ví dụ 2.1. ta có sơ đồ mặt bằng của một căn hộ như sau: Hình 2.1: Sơ đồ mặt bằng một căn hộ 4.3.2. Vẽ các ký hiệu điện trong sơ đồ điện chiếu sáng. a. Nguồn điện STT TÊN GỌI KÝ HIỆU 1 Dòng điện 1 chiều 2 Điện áp một chiều 3 Dòng điện xoay chiều hình sin 4 Dây trung tính N 5 Điểm trung tính O 6 Các pha của mạng điện A, B, C 7 Dòng điện xoay chiều 3 pha 4 dây 3+N 50Hz, 380V Page 116 b. Các loại đèn điện và thiết bị dùng điện STT TÊN GỌI KÝ HIỆU 1 Đèn huỳnh quang 2 Đèn nung sáng 3 Đèn đường 4 Đèn ốp trần 5 Đèn pha bóng solium 150W treo trên tường. 150 la chỉ số công suât, ngoài ra còn có 35, 70W 6 Đèn cổng ra vào 7 Đèn trang trí sân vườn 8 Đèn chiếu sáng khẩn cấp 9 Đèn thoát hiểm EXIT Page 117 0 Đèn chùm 1 Quạt thông gió 2 Điều hòa nhiệt độ 3 Bình nước nóng 4 Ô cắm đơn, ổ cắm đôi c. Các loại thiết bị đóng cắt, bảo vệ. TT Tên gọi Ký hiệu 1 Cầu chì 2 MCB, MCCB Page 118 3 Tủ phân phối 4 Cầu dao một pha 5 Đảo điện một pha 6 Công tắc đơn, đôi, ba, bốn 7 Cầu dao ba pha 8 Đảo điện ba pha 9 Nút nhấn thường hở 10 Nút nhấn thường đóng 11 Nút nhấn kép d. Các loại thiết bị đo lường. 1 Ampemet 2 Vônmet 3 Đồng hồ kiliwatt Page 119 4.3.3. Vẽ các ký hiệu điện trong sơ đồ điện công nghiệp. a. Các loại máy điện 1 Cuộn cảm, cuộn kháng không lõi 2 Cuộn cảm có lõi điện môi dẫn từ 3 Cuộn cảm có đầu rút ra 4 Cuộn điện cảm có tiếp xúc trượt 5 Cuộn cảm biến thiên liên tục 6 Cuộn kháng điện đơn 7 Cuộn kháng điện kép 8 Cuộn cảm tinh chỉnh có lõi điện môi dẫn từ. 9 Biến áp không lõi có liên hệ từ không đổi 10 Biến áp không lõi có liên hệ từ thay đổi 11 Biến áp có lõi điện môi dẫn từ Page 120 12 Biến áp điều chỉnh tinh được bằng lõi điện môi dẫn từ chung. 13 Biến áp một pha lõi sắt từ 14 Biến áp một pha lõi sắt từ có màn che giữa các cuộn dây 15 Biến áp một pha lõi sắt từ có đầu rút ra ở điểm giữa dây quấn (biến áp vi sai) 16 Biến áp một pha ba dây quấn lõi sắt từ có đầu rút ra ở dây quấn thứ pha 17 Biến áp ba pha lõi sắt từ, các dây quấn nối hình sao – sao có điểm trung tính rút ra 18 Biến áp bap ha lõi sắt từ, các dây quấn nối hình sao – tam giác có điểm trung tính rút ra. 19 Biến áp tự ngẫu hai dây quấn một pha lõi sắt từ 20 Biến áp tự ngẫu hai dây quấn ba pha lõi sắt từ Page 121 21 Biến áp tự ngẫu ba dây quấn một pha lõi sắt từ 22 Biến áp lõi thép có cuộn dây điều khiển, một pha 23 Biến áp lõi thép có cuộn dây điều khiển, ba pha cuộn dây nối hình sao-sao 24 Máy biến dòng có một dây quấn thứ cấp 25 Máy biến dòng có hai dây quấn thứ cấp trên một lõi 26 Máy biến dòng có hai dây quấn thứ cấp trên hai lõi riêng 27 Cuộn dây cực từ phụ 28 Cuộn dây stator (mỗi pha) của máy điện xoay chiều 29 Cuộn dây kích thích song song, kích thích độc lập máy điện một chiều 30 Stator, dây quấn stator ký hiệu chung 31 Stator dây quấn ba pha tam giác Page 122 32 Stator dây quấn ba pha nối sao 33 Rotor 34 Rotor có dây quấn, vành đổi chiều và chổi than 35 Máy điện một chiều kích từ độc lập 36 Máy điện một chiều kích từ nối tiếp 37 Máy điện một chiều kích từ song song 38 Máy điện một chiều kích từ hỗn hợp 39 Động cơ điện một chiều thuận nghịch, có hai cuộn dây kích thích nối tiếp b. Các loại thiết bị đóng cắt, điều khiển. 1 Tiếp điểm của các khí cụ đóng ngắt và đổi nối Thường mở Thường đóng Đổi nối Cho phép sử dụng các ký hiệu sau đây: Thường mở Thường đóng Page 123 Đổi nối trung gian Cho phép bôi đen vòng tròn chỗ vẽ tiếp điểm động 2 Tiếp xúc trượt Trên mặt dẫn điện Tiếp xúc Trên một số mạch dẫn điện kiểu vành trượt 3 Tiếp điểm của công tắc tơ, khởi động từ, bộ chế động lực: - Thường hở - Thường đóng - Đổi nối 4 Tiếp điểm thường mở của rơle và công tắc tơ có độ trì hoạt về thời gian - Đóng chậm - Mở chậm - Đóng mở chậm Tiếp điểm thường đóng của rơ le và công tắc tơ có độ trì hoãn về thời gian Đóng chậm Mở chậm – Đóng mở chậm Page 124 4.3.4. Vẽ các ký hiệu điện trong sơ đồ cung cấp điện. a. Các loại thiết bị đóng cắt, đo lường, bảo vệ. 1 Dao cách li một cực 2 Dao cách li ba cực 3 Dao ngắn mạch 4 Dao đứt mạch, tác động một chiều 5 Dao đứt mạch, tác động hai chiều 6 Máy cắt hạ áp (Aptomat) ký hiệu chung 7 Máy cắt hạ áp ba cực Lưu ý: nếu cần chỉ rõ máy phụ thuộc đại Page 125 lượng nào (quá dòng, áp..) thì dùng các ký hiệu I >, I , U <, đặt sau ký hiệu máy cắt 8 Dao cắt phụ tải ba cực điện áp cao 9 Máy cắt ba cực điện áp cao b. Đường dây và phụ kiện đường dây. 1 Mạch có 2, 3, 4 dây 2 Những đường dây chéo nhau, nhưng không có nối về điện 3 Những đường dây chéo nhau, nhưng có nối về điện 4 Vị trí tương đối giữa các dây điện 5 Cáp đồng trục: Màn chắn nối vỏ Màn chắn nối đất 6 Dây mềm Page 126 7 Chỗ hỏng cách điện: Giữa các dây Giữa dây và vỏ Giữa dây và đất 4.3.5. Vẽ các ký hiệu điện trong sơ đồ điện tử. a. Các linh kiện thụ động. 1 Điện trở 2 Biến trở (ký hiệu chung) 3 Biến trở không có điểm chung 4 Biến trở có điểm chung 5 Tụ điện (ký hiệu chung) 6 Tụ điện có phân cực 7 Tụ điện có điều chỉnh 8 Tụ điện có tinh chỉnh 9 Tụ điện vi sai 10 Tụ điện dịch pha Page 127 b. Các linh kiện tích cực. 1 Diode 2 Diode phát quang 3 Diode quang 4 Triac 5 Zener 7 Diac 8 Trasistor thuận (PNP) 9 Transistor nghịch (NPN) 10 Mosfet 11 Cầu chỉnh lưu Page 128 c. Các phần tử logíc. Các phần tử logic chủ yếu là các cổng AND, OR, XOR, NOR, NOT,.. được ký hiệu bằng các khối hình vuông và kèm theo các ký tự bên trong. Hình 2.33. Các cổng logic cơ bản 4.3.6. KÝ HIỆU BẰNG CHỮ DÙNG TRONG VẼ ĐIỆN Trong vẽ điện, ngoài ký hiệu bằng hình vẽ như qui ước còn sử dụng rất nhiều ký tự đi kèm để thể hiện chính xác ký hiệu đó cũng như thuận tiện trong việc phân tích, thuyết minh sơ đồ mạch. Tùy theo ngôn ngữ sử dụng mà các ký tự có thể khác nhau, nhưng điểm giống nhau là thường dùng các ký tự viết tắt từ tên gọi của thiết bị, khí cụ điện đó. Ví dụ: - CD: Cầu dao (tiêng Việt); SW (tiếng Anh Switch: Cái ngắt điện). - CC: Cầu chì (tiêng Việt); F (tiếng Anh Fuse: Cầu chì). - Đ: Đèn điện (tiêng Việt); L (tiếng Anh Lamp: bóng đèn). Trường hợp trong cùng một sơ đồ có sử dụng nhiều thiết bị cùng loại, thì thêm vào các con số phía trước hoặc phía sau ký tự để thể hiện. Ví dụ: 1CD, 2CD; Đ1, Đ2 ... Trong bản vẽ các ký tự dùng làm ký hiệu được thể hiện bằng chữ IN HOA (trừ các trường hợp có qui ước khác). Giới thiệu một số ký hiệu bằng ký tự thường dùng TT Ký hiệu Tên gọi Ghi chú 1. CĐ Chuông điện. 2. BĐ Bếp điện, lò điện 3. QĐ Quạt điện. 4. MB Máy bơm. 5. ĐC, M Động cơ điện nói chung. 6. CK, X Cuộn kháng. Page 129 7. ĐKB Động cơ không đồng bộ. 8. ĐĐB Động cơ đồng bộ. 9. F Máy phát điện một chiều; máy phát điện nói chung. 10. FKB Máy phát không đồng bộ. 11. FĐB Máy phát đồng bộ. 12. M; ON Nút khởi động máy. 13. D; OFF Nút dừng máy. 14. KC Bộ khống chế, tay gạt cơ khí. 15. RN, OL Rơle nhiệt. 16. RTh, TS Rơle thời gian (timer). 17. RU Rơle điện áp. 18. RI Rơle dòng điện. 19. RTr Rơle trung gian. 20. RTT Rơle bảo vệ thiếu từ trường. 21. RTĐ Rơle tốc độ. 22. KH Công tắc hành trình. 23. FH Phanh hãm điện từ. 24. NC Nam châm điện. 25. BĐT Bàn điện từ. 26. V Van thủy lực; van cơ khí. 27. MC Máy cắt trung, cao thế. 28. MCP Máy cắt phân đoạn đường dây. 29. DCL Dao cách ly. 30. DNĐ Dao nối đất. 31. FCO Cầu chì tự rơi. 32. BA; BT Máy biến thế. 33. CS Thiết bị chống sét. 34. T Thanh cái cao áp, hạ áp Dùng trong sơ đồ CCĐ 35. T Máy biến thế. Dùng trong sơ đồ điện tử. 36. D; DZ Diode; Diode zener. 37. C Tụ điện. 38. R Điện trở. Page 130 39. RT Điện trở nhiệt 40. BJT; Q; T Transistor 41. Q; T BJT; SCR; triăc; diăc; UJT 42. CL Mạch chỉnh lưu 43. VCC Nguồn cung cấp 44. mass Nguồn âm hoặc điểm chung trong sơ đồ 45. Op – amp Mạch khuếch đại thuật toán 46. FF Mạch Flip – Flop. 47. R (reset) Ngỏ xóa cài đặt. Dùng trong sơ đồ điện tử. 48. S (set) Ngỏ cài đặt. Dùng trong sơ đồ điện tử. 49. IC Mạch kết, mạch tổ hợp. 50. A (anod) Dương cực của diode, SCR. Thường gọi là cực A 51. K (katod) Âm cực của diode, SCR. Thường gọi là cực K 52. B (base) Cực nền, cực gốc của transistor, UJT. Thường gọi là cực B 53. C (collector) Cực góp của transistor. Tường gọi là cực C 54. E (emiter) Cực phát của transistor, UJT. Thường gọi là cực E 55. G (gate) Cực cổng, cực kích, cực điều khiển của SCR, triăc, diăc, FET. Thường gọi là cực G 56. D (drain) Cực tháo, cực xuất của FET. Thường gọi là cực D 57. S (source) Cực nguồn của FET. Thường gọi là cực S 58 CD Cầu dao. 59 CB; Ap Aptomat; máy cắt hạ thế. 60 CC, F Cầu chì. 61 K Công tắc tơ, khởi động từ. Có thể sử dụng các thể hiện đặc tính làm việc như: T công tắc tơ quay thuận; 62 K Công tắc. Dùng trong sơ đồ chiếu sáng. 63 O; OĐ Ổ cắm điện 64 Đ Đèn điện. Dùng trong sơ đồ chiếu sáng. 65 Đ, M Động cơ một chiều; động cơ điện nói chung. Dùng trong sơ đồ điện công nghiệp Page 131 4.4.VẼ SƠ ĐỒ ĐIỆN 1. Mở đầu 1.1. Khái niệm. Trong ngành điên – điện tử, sử dụng nhiều dạng sơ đồ khác nhau. Mỗi dạng sơ đồ sẽ thể hiện một số tiêu chí nhất định nào đó của người thiết kế. Thật vậy, nếu chỉ cần thể hiện nguyên lý làm việc của một mạch điện, hay một công trình nào đó thì không quan tâm đến vị trí lắp đặt hay kích thước thật của thiết bị. Ngược lại nếu muốn biết vị trí lắp đặt của thiết bị để có phương án thi công thì phải đọc trên sơ đồ vị trí (sơ đồ nguyên lý không thể hiện điều này). Vẽ sơ đồ điện là một bước quan trọng trong thiết kế. Nó là cơ sở để dự trù vật tư, thi công , cũng như bảo trì hệ thống điện Vẽ sơ đồ điện là quá trình thể hiện hệ thống điện trên sơ đồ. Dựa vào quá trình thể hiện đó sẽ giúp người ta thiết kế, thi công, bảo trì hệ thống điện áp ứng yêu cầu đặt ra cho hệ thống. Trong bài học này sẽ giới thiệu cách thực hiện các dạng sơ đồ cũng như mối liên hệ ràng buộc giữa chúng với nhau. Đồng thời cũng nêu lên các nguyên tắc cần nhớ khi thực hiện một bản vẽ điện. 1.2. Ví dụ 3.1. Sơ đồ cho biết nguyên lý hoạt động của sơ đồ, cụ thể như sau: Sau khi đóng cầu dao CD, mạch chuẩn bị hoạt động. Đóng công tắc 1K, đèn 1Đ sáng, tương tự đèn 2Đ sẽ sáng khi 2K được ấn. Muốn sử dụng các thiết bị như quạt điện, bàn ủi (bàn là)... chỉ việc cắm trực tiếp thiết bị vào ổ cắm OC. 1K CC N  Hình 3.1.Ví dụ sơ đồ nguyên lý 2K 1Đ 2Đ OC CD Page 132 Như vậy sơ đồ này chỉ cho biết nguyên tắc nối mạch như thế nào để mạch vận hành đúng nguyên lý, chứ chưa thể hiện được vị trí lắp đặt thiết bị, phương án đi dây hay lượng vật tư tiêu hao cần có... Trong sơ đồ nối dây hình dưới đây, thể hiện tương đối rõ hơn phương án đi dây cụ thể nhưng cũng chưa thể dự trù được vật tư, hay xác định vị trí thiết bị vì chưa có mặt bằng cụ thể của công trình. Hình 3.2: sơ đồ nối dây Còn sơ đồ vị trí như hình dưới đây thì người thi công dễ dàng xác định được khối lượng vật tư cũng như phương án thi công nhưng lại không rõ ràng về phương án đóng cắt, điều khiển các thiết bị. Do vậy, để thể hiện đầy đủ một công trình người ta sẽ kết hợp các dạng sơ đồ với nhau một cách hợp lý nhất, cần thiết có thể sử dụng thêm bảng thuyết minh chi tiết bằng lời hoặc bằng hình vẽ minh họa. Hình 3.3: sơ đồ vị trí 2. Vẽ sơ đồ mặt bằng, sơ đồ vị trí. 2.1. Khái niệm Page 133 a. Sơ đồ mặt bằng Là sơ đồ biễu diễn kích thước của công trình (nhà xưởng, phòng ốc) theo hướng nhìn từ trên xuống. b. Sơ đồ vị trí Dựa vào sơ đồ mặt bằng, người ta bố trí vị trí của các thiết bị có đầy đủ kích thước gọi là sơ đồ vị trí. Ký hiệu điện dùng trong sơ đồ vị trí là ký hiệu điện dùng trong sơ đồ mặt bằng. 2.2. Ví dụ về sơ đồ mặt bằng và sơ đồ vị trí Hình dưới đây thể hiện mặt bằng của một căn hộ có 3 phòng: phòng khách, phòng ngủ và nhà bếp. Nhìn vào sơ đồ này có thể biết được các kích thước của từng phòng, của cửa ra vào, cửa sổ cũng như kích thước tổng thể của căn hộ... Page 134 Ở sơ đồ vị trí của mạng điện đơn giản gồm có 1 bảng điều khiển và 2 bóng đèn, chi tiết các phần tử của mạng điện như sau: Nguồn điện (đường dây dẫn đến có ghi số lượng dây); Bảng điều khiển; Đường dây liên lạc (dây dẫn điện); Thiết bị điện (bóng đèn); 3. Vẽ sơ đồ nối dây 3.1. Khái niệm. a. Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nguyên lý là loại sơ đồ trình bày nguyên lý vận hành của mạch điện, mạng điện. Nó giải thích, giúp người thợ hiểu biết sự vận hành của mạch điện, mạng điện. Nói cách khác, sơ đồ nguyên lý là dùng các ký hiệu điện để biểu thị các mối liên quan trong việc kết nối, vận hành một hệ thống điện hay một phần nào đó của hệ thống điện. Sơ đồ nguyên lý được phép bố trí theo một phương cách nào đó để có thể dể dàng vẽ mạch, dể đọc, dể phân tích nhất. Sơ đồ nguyên lý sẽ được vẽ đầu tiên khi tiến hành thiết kế một mạch điện, mạng điện. Từ sơ đồ này sẽ tiếp tục vẽ thêm các sơ đồ khác (sơ đồ nối dây, sơ đồ đơn tuyến...) nếu cần. Sơ đồ nguyên lý có thể được biểu diễn theo hàng ngang hoặc cột dọc. Khi biểu diễn theo hàng ngang thì các thành phần liên tiếp của mạch sẽ được vẽ theo thứ tự từ trên xuống dưới. Còn nếu biểu diễn theo cột dọc thì theo thứ tự từ trái sang phải. b. Sơ đồ nối dây Là loại sơ đồ diễn tả phương án đi dây cụ thể của mạch điện, mạng điện được suy ra từ sơ đồ nguyên lý. 3.2. Nguyên tắc thực hiện Sơ đồ nối dây có thể vẽ độc lập hoặc kết hợp trên sơ đồ vị trí. Người thi công sẽ đọc sơ đồ này để lắp ráp đúng với tinh thần của người thiết kế. Khi thiết kế sơ đồ nối dây cần chú ý những điểm sau đây:  Bảng điều khiển phải đặt ở nơi khô ráo, thoáng mát, thuận tiện thao tác, phù hợp qui trình công nghệ (chú ý vị trí cửa sổ, cửa cái, hướng mở cửa cái, cửa lùa, hướng gió thổi).  Dây dẫn phải được đi tập trung thành từng cụm, cặp theo tường hoặc trần, không được kéo ngang dọc tuỳ ý.  Trên sơ đồ các điểm nối nhau về điện phải được đánh số giống nhau.  Trên bảng vẽ các đường dây phải được vẽ bằng nét cơ bản, chỉ vẽ những đường dây song song hoặc vuông góc nhau.  Cầu dao chính và công tơ tổng nên đặt ở một nơi dễ nhìn thấy nhất.  Phải lựa chọn phương án đi dây sao cho chiều dài dây dẫn là ngắn nhất. Page 135 3.3. Ví dụ. a. Vẽ các sơ đồ điều khiển mạng điện chiếu sáng Trong mạng chiếu sáng, sơ đồ mạch được thể hiện bằng sơ đồ nguyên lý, sơ đồ nối dây. Khi thể hiện trên mặt bằng thường dùng sơ đồ đơn tuyến. Trong phần này sẽ xét một số mạch cơ bản thể hiện bằng sơ đồ nguyên lý và sơ đồ nối dây. Còn sơ đồ đơn tuyến sẽ xét ở phần sau. Ví dụ 3.2. Mạch gồm 1 cầu dao, 1 cầu chì, 1 ổ cắm, 1 công tắc điều khiển 1 đèn sợi đốt. Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ. Căn cứ vào sơ đồ, chúng ta sẽ hiểu được nguyên tắc kết nối các thiết bị với nhau để mạch vận hành đúng nguyên lý. Đồng thời mạch cũng cho biết các thao tác vận hành và các chức năng bảo vệ... Còn ở sơ đồ nối dây, người đọc sẽ biết được phương án đi dây cụ thể của mạch điện. Ngoài ra cũng phần nào xác định được vị trí lắp đặt các thiết bị, đồng thời còn có cái nhìn tổng thể về khối lượng vật tư hay phương án thi công. Ví dụ 3.3: Mạch gồm 2 cầu chì, 1 ổ cắm, 1 công tắc điều khiển 2 đèn sợi đốt (có điện áp giống nhau và bằng với điện áp nguồn. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ nối dây như hình vẽ. Hình 3.6: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 1 ĐÈN K CC N  Đ OC CD Hình 3.7. SƠ ĐỒ NỐI DÂY N  Page 136 Hình 3.8: sơ đồ nguyên lý mạch 2 đèn sợi đốt điều khiển chung Hình 3.9: sơ đồ nối dây Ví dụ 3.4: Mạch điều khiển đèn và chuông điện. Khi ấn nút thì chuông reo và đèn sáng. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ nối dây như hình vẽ. Hình 3.10: sơ đồ nguyênlý mạch điều khiển chuông điện có đèn Ví dụ 3.5: Mạch đèn điều khiển ở 2 nơi (đèn cầu thang). Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ nối dây như hình vẽ. Hình 3.11: sơ đồ nối dây N  2K Đ 1K N  Hình 3.12: sơ đồ mạch đèn câu thang CC Page 137 Ví dụ 3.6: Mạch đèn điều khiển ở 3 nơi (đèn chiếu sáng hành lang). Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ nối dây như hình vẽ. N  N  Hình 3.15. SƠ ĐỒ NỐI DÂY MẠCH ĐÈN CHIẾU SÁNG HÀNH LANG Đ N  Hình 3.14. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐÈN CHIẾU SÁNG HÀNH LANG CC 1K 2K 3K Page 138 - Mở rộng: Mạch đèn điều khiển ở nhiều nơi: Học sinh tự vẽ sơ đồ nguyên lý và sơ đồ nối dây. Gợi ý: Từ cơ sở là mạch đèn điều khiển 2 nơi, muốn mở rộng thêm 1 nơi điều khiển thì dùng thêm 1 công tắc 4 cực và kết nối tương tự như trên. Ví dụ: Điều khiển 4 nơi thì dùng 2 công tắc 3 cực và 2 công tắc 4 cực. điều khiển 5 nơi thì dùng 2 công tắc 3 cực và 3 công tắc 4 cực... Ví dụ 3.7: Mạch đèn thứ tự (đèn nhà kho). Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ nối dây như hình vẽ. Ví dụ 3.8: Mạch điều khiển đèn huỳnh quang và quạt trần. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ nối dây như hình vẽ. Hình 3.17. SƠ ĐỒ NỐI DÂY MẠCH ĐÈN NHÀ KHO N  1K N  Hình 3.16.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠC H ĐÈN NHÀ KHO 2Đ 1Đ 3Đ 4Đ 2K 3K 4K CC Page 139 Hình 3.21. Bố trí bản vẽ đèn sợi đốt Hình 3.18. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐÈN HUỲNH QUANG VÀ QUẠT TRẦN Đ N  1K HS 2CC 1CC Q Hình 3.19. SƠ ĐỒ NỐI DÂY MẠCH ĐÈN HUỲNH QUANG VÀ QUẠT TRẦN N  N  TRƯỜNG TCN KT- KT CĐ NB Lớp: Tên: Người vẽ: KT: KHOA: ĐIỆN TL: Số: ĐÈN SỢI ĐỐT Page 140 Hình 3.22. Bố trí bản vẽ đền cầu thang Hình 3.23. Bố trí bản vẽ đèn nhà kho N  TRƯỜNG TCN KT- KT CĐ NB Lớp: Tên: Người vẽ: KT: KHOA: TL: Số: ĐÈN CẦU THANG TRƯỜNG TCN KT- KT CĐ NB Lớp: Tên: Người KT: KHOA: TL: Số: ĐÈN NHÀ KHO N  Page 141 Hình 3.24. Bố trí bản vẽ chuông điện Hình 3.25. Bố trí bản vẽ đèn huỳnh quang và quạt N  TRƯỜNG TCN KT- KT CĐ NB Lớp: Tên: Người vẽ: KT: KHOA: TL: Số: CHUÔNG ĐIỆN Page 142 4. Vẽ sơ đồ đơn tuyến 4.1. Khái niệm. Để mạch điện vận hành đúng nguyên lý thì phải đấu dây chính xác theo sơ đồ nguyên lý. Còn muốn thể hiện phương án đi dây cụ thể thì phải dùng sơ đồ đấu dây kết hợp trên sơ đồ vị trí. Như các ví dụ đã xét: sơ đồ nối dây thể hiện chi tiết phương án đi dây, cách đấu nối cũng như thể hiện rõ số dây dẫn trong từng tuyến... Nhưng nhược điểm lớn nhất của dạng sơ đồ này là quá rườm rà, số lượng dây dẫn chiếm diện tích lớn trong bản vẽ (không còn chổ để thể hiện đầy đủ các thiết bị) và sự chi tiết này đôi khi cũng không cần thiết. Để đơn giản hoá sơ đồ nối dây, người ta chỉ dùng 1 dây dẫn để biểu diễn mạng điện, mạch điện gọi là sơ đồ đơn tuyến. Ưu điểm của sơ đồ này là số dây dẫn được giảm thiểu đến mức tối đa nhưng vẫn thể hiện được nguyên lý cũng như phương án đi dây của hệ thống. Mặt khác, sơ đồ đơn tuyến rất thuận tiện biểu diễn trên sơ đồ mặt bằng, sơ đồ vị trí... Phần lớn các bản vẽ thiết kế hệ thống điện, mạng điện, mạch điện đều được thể hiện bằng sơ đồ đơn tuyến kết hợp với sự giải thích, minh họa bằng văn bản hoặc các sơ đồ nguyên lý, sơ đồ nối dây chi tiết (nếu cần). 4.2 Nguyên tắc thực hiện Để thực hiện hoàn chỉnh một mạng điện, mạch điện bằng sơ đồ đơn tuyến, cần tuân thủ trình tự và các nguyên tắc sau đây: Bước 1: Căn cứ vào yêu cầu và các tiêu chuẩn kỹ thuật vẽ phác họa sơ đồ nguyên lý. Bước 2: Căn cứ vào mặt bằng, đặc điểm của qui trình sản xuất để xác định vị trí lắp đặt các thiết bị và vẽ sơ đồ vị trí. Bước 3: Chọn phương án đi dây và vẽ phác họa sơ đồ nối dây chi tiết. Đồng thời đề xuất phương án thi công. Bước 4: Vẽ sơ đồ đơn tuyến theo các nguyên tắc sau: Chỉ dùng một dây dẫn để thể hiện sơ đồ. Sử dụng các ký điện dùng trong sơ đồ mặt bằng. Số dây dẫn cho từng đoạn được thể hiện bằng các gạch xiên song song (hoặc con số) đặt trên tuyến đó. Điều này sẽ thực hiện được bằng cách kiểm tra số dây dẫn từng đoạn trên sơ đồ nối dây. Lập bảng thuyết minh: có thể sử dụng ngôn ngữ hoặc các sơ đồ nguyên lý, hình cắt, mặt cắt để minh họa nếu cần. 4.2. Ví dụ. Page 143 Sơ đồ đơn tuyến của mạch điện đơn giản. Sơ đồ này có thể giải thích như sau Hình a: - Đoạn ab có 2 dây nguồn vào (pha và trung tính). - Bảng điện đặt sát tường bên phải cạnh cửa ra vào, gồm: 1 cầu chì, 1 công tắc và ổ cắm. - Đoạn bc có 2 dây ra đèn (1 dây ra từ công tắc và dây trung tính). Hình b: - Tương tự hình a, nhưng đoạn bc có đến 3 dây ra đèn. Điều này chứng tỏ mạch còn có phụ tải phía sau nên phát tuyến phải có thêm dây pha ngoài 2 dây giống như hình a ở trên. Ví dụ : Chuyển các sơ đồ nối dây chi tiết ở các ví dụ trên (sơ đồ chiếu sáng của phần 1 tới phần 3 của chương 3) sang sơ đồ đơn tuyến. Sơ đồ đơn tuyến theo thứ tự như hình vẽ 2 dây 3 dây 5 dây 5 Hình 3.26. BIỂU DIỄN SỐ DÂY DẪN CHO TỪNG ĐOẠN Page 144 Page 145 Page 146 Ví dụ 3.31: Chuyển sơ đồ đơn tuyến trong mạng điện sinh hoạt sang sơ đồ nối dây chi tiết.