Giáo trình Trang Bị Điện
Chương I
NGUYÊN TẮC CƠ BẢN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Do yêu cầu công nghệ của máy, cơ cấu sản xuất, các hệ thống truyền động điện tự động
đều được thiết kế, tính toán để làm việc ở các trạng thái xác định. Trạng thái của hệ thống
truyền động điện được xác định bằng các thông số của hệ như các thông số cơ học (mômen cơ,
quán tính cơ...) và các thông số về điện (dòng điện, điện áp, tần số...). Mỗi thông số xác định
một trạng thái xác lập của hệ thống. Sự thay đổi của một thông số bất kỳ kể trên đều dẫn đến
việc thay đổi trạng thái của hệ thống và việc chuyển từ giá trị này đến giá trị khác được thực
hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển, ví dụ: việc chuyển đổi từ đấu Y sang đấu của bộ dây
quấn động cơ không đồng bộ ba pha trong quá trình mở máy được thực hiện tự động nhờ rơle
thơi gian, làm thông số điện áp đặt lên động cơ từ
Uñm
3
chuyển thành Uđm của động cơ.
Quá trình điểu khiển hệ thống truyền động điện có thể chia thành những quá trình sau:
Tự động điều khiển quá trình mở máy (khởi động), tức là đưa tốc độ động cơ từ tốc
độ bằng 0 lên tới một gía trị tốc độ nào đó.
Tự động điều khiển quá trình làm việc của hệ thống truyền động theo yêu cầu cho
trước, ví dụ như duy trì một thông số nào đó theo một quy luật cho trước.
Tự động điều khiển quá trình hãm và dừng máy.
1.2. CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KIỂU HỞ
Giả sử điều khiển mở máy một động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc bằng
phương pháp đổi nối Y sang ∆, nhằm giảm điện áp lúc mở máy, có đặc tính cơ như trên hình
1.1.
Hình 1.1.
Đặc tính mở máy động cơ KĐB ba pha theo phương pháp đổi nối Y - ∆.
Giáo trình Trang Bị Điện
a) Đặc tính cơ lúc mở máy
b) Giản đồ dòng điện
c) Giản đồ tốc độ
Ban đầu đặc tính mở máy động cơ theo đường nét đậm (1) trên hình 1.1a. Đến thời
điểm t1 (điểm A) là thời điểm chuyển đổi nối Y thành ∆, động cơ chuyển đặc tính mở máy từ A
sang B. Từ đường đặc tính cơ lúc mở máy, suy ra giản đồ thời gian của dòng điện (hình 1.1b)
và của tốc độ (hình 1.1c).
Từ các đường đặc tính mở máy và các đồ thị của dòng điện , tốc độ theo thời gian lúc
mở máy, ta thấy: để đảm bảo diễn biến của quá trình chuyển đổi đặc tính tại điểm A có thể
dùng các giá trị hoặc dòng điện (I1) hoặc tốc độ (ω 1) hoặc thời gian t1 ... làm mốc chuyển đổi.
Từ đó, có thể có các nguyên tắc điều khiển sau:
Nguyên tắc điều khiển theo thời gian: đổi nối Y sang ∆ sau thời gian t1
Nguyên tắc điều khiển theo tốc độ: đổi nối Y sang ∆ khi động cơ đạt đến tốc độ ω 1 =
ωB
Nguyên tắc điều khiển theo dòng điện: đổi nối Y sang ∆ khi dòng điện mở máy của
động cơ giảm còn I1
Ngoài ra, còn có các nguyên tắc điều khiển khác như nguyên tắc điều khiển theo vị trí
(hành trình) (không áp dụng cho trường hợp trên). Đó là điều khiển hệ truyền động điện một
cách tự động tuỳ theo vị trí của 1 chuyển động nào đó của hệ ...
1.2.1. Nguyên tắc điều khiển theo thời gian
Điều khiển theo thời gian dựa trên cơ sở các thông số làm việc của mạch động lực biến đổi
theo thời gian như tốc độ quay, mômen, dòng điện ... .
Các tín hiệu điều khiển phát ra theo một quy luật thời gian cần thiết từ phần tử điều khiển sẽ
làm thay đổi trạng thái của hệ thống.
Các phần tử điều khiển phát tín hiệu theo thời gian chỉnh định có thể là rơle thời gian, tạo
nên một khoảng thời gian trễ (duy trì) kể từ lúc có tín hiệu đưa vào (mốc 0) đầu vào đến khi
phát được tín hiệu ra đưa vào phần tử chấp hành.
Dưới dây giới thiệu sơ đồ khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn có một
cấp điện trở phụ (hình 1.2) theo nguyên tắc thời gian:
Giáo trình Trang Bị Điện
G
G
b)
f
a)
Ñt (2)
C(LV)
c
B
A
Ñt (1)
Mc Mmm
M
c)
t1
t
d)
Hình 1.2. (a,b) Sơ đồ nguyên lý mạch điện khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn có một cấp
điện trở phụ. (c) Đặc tính cơ (d) Giản đồ tốc độ
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ hình 1.2a như sau
Trạng thái ban đầu của sơ đồ sau khi cấp nguồn động lực và nguồn điều khiển là không
thiết bị nào hoạt động.
Khởi động: ấn nút M, công tắc tơ K được cấp điện. Các tiếp điểm phụ (duy trì) và tiếp
điểm chính (động lực) của K đóng lại. Động cơ được cấp điện khởi động dưới tác dụng của
momen điện từ ban đầu Mmin và làm việc theo đặc tính cơ (1) (hình 1.2c) tính cho trường hợp
rotor có điện trở phụ Rf tham gia (đặc tính cơ nhân tạo). Cùng lúc đó trên mạch điều khiển cơ
cấu định thời gian là rơle thời gian Rth bắt đầu tính thời gian để đóng tiếp điểm Rth . Sau một
thời gian chỉnh định tcđ , tiếp điểm Rth đóng lại, cấp điện cho công tắc tơ G. Công tắc tơ G
đóng các tiếp điểm thường hở trên mạch rotor, cắt điện trở phụ Rf ra khỏi rotor, chuyển động
cơ sang làm việc ở đặc tính cơ tự nhiên. Điểm chuyển A (hình 1.2c) có tốc độ w1 và momen
M1 sẽ chuyển sang điểm B trên đặc tính cơ tự nhiên.Từ điểm B động cơ tăng tốc và ổn định tại
điểm làm việc C. Quá trình tăng tốc độ được minh họa trên hình 1.2d (đường w (t))
Giáo trình Trang Bị Điện
1.2.2. Nguyên tắc điều khiển theo tốc độ
Trong ví dụ minh họa hình 1.2, tốc độ quay trên trục động cơ hay của cơ cấu chấp hành
là một thông số đặc trưng quan trọng xác định trạng thái của hệ thống truyền động điện. Dựa
vào thông số này để điều khiển sự làm việc của hệ thống, mạch điều khiển phải có phần tử thụ
cảm được chính xác tốc độ của động cơ, phần tử này có thể là rơle tốc độ. Rơle tốc độ sẽ phát
tín hiệu cho phần tử chấp hành để chuyển trạng thái làm việc của hệ thống khi tốc độ đạt đến
các giá trị ngưỡng đã chỉnh định sẵn.
Ngoài rơle tốc độ có cấu tạo theo nguyên tắc ly tâm và nguyên tắc cảm ứng. Trong thực
tế còn sử dụng những thiết bị cảm thụ các đại lượng tỉ lệ với tốc độ. Các đại lượng này có thể là
sức điện động của động cơ điện một chiều tỉ lệ thuận với tốc độ. Sức điện động trên vành trượt
của động cơ điện xoay chiều rotor dây quấn tỉ lệ thuận với hệ số trượt hay tỉ lệ nghịch với tốc
độ của động cơ. Sức điện động của máy phát tốc độ tỉ lệ với tốc độ động cơ khi máy phát tốc
độ gắn trên trục động cơ có kích thích cố định. Có thể dùng các thiết bị như rơle , công tắc tơ
để cảm thụ sức điện động nêu trên, bằng cách chọn các trị số điện áp hút, nhả thích hợp ở các
tốc độ cần điều khiển.
Hình 1.3 trình bày cấu tạo đơn giản của rơle
tốc độ kiểu cảm ứng. Rotor (1) là nam châm vĩnh
cửu được gắn đồng trục với trục quay động cơ hay
cơ cấu chấp hành. Stator (2) cấu tạo như một lồng
sóc và có thể quay được trên bộ đỡ. Trên cần (3)
gắn vào stator bố trí má động (11) của hai tiếp điểm
có các má tĩnh là (7) và (15).
Khi rotor không quay các tiếp điểm (7,11) và
(15,11) mở, do các lò xo giữ cần (3) ở chính giữa.
Khi rotor quay sẽ tạo từ trường quay quét qua
stator, trong lồng sóc xuất hiện dòng điện cảm ứng
chạy qua. Tác dụng tương hỗ giữa dòng điện này và
từ trường quay hình thành nên một momen quay
làm cho stator quay đi một góc nào đó. Lúc đó các
lò xo cân bằng (4) bị nén hay kéo tạo ra một momen
chống lại và cân bằng với momen quay điện từ. Trị
số ngưỡng của tốc độ được điều chỉnh bằng bộ phận
(5) để thay đổi độ kéo nén của lò xo cân bằng (4).
11
7
15
5
4
3
2
1
Khi tốc độ quay của rotor nhỏ hơn trị số ngưỡng đã đặt, momen điện từ không thắng
được momen phản của các lò xo cân bằng nên tiếp điểm không đóng được. Nếu tốc độ quay
của rotor đạt giá trị lớn hơn hoặc bằng ngưỡng đã đặt thì momen điện từ mới thắng được
momen phản của các lò xo làm cho stator quay và đóng tiếp điểm tương ứng theo chiều quay
của rotor.
Giáo trình Trang Bị Điện
Udc
+
ω
CD
CD
CC
ω0
ωc
C
(2)
CC
CKT
K
K
(1)
K1
K1
D
K huù t
R
Ñ
B
A
ω1
M
Mc
Mmm
K
K
K1 huù t
Sơ đồ mạch điện động cơ điện một chiều kích từ song song mở máy qua một cấp điện
trở(hình 1.4a). Tốc độ được kiểm soát qua sức điện động của động cơ. Khi đóng cầu dao CD,
cuộn kích từ của động cơ được cấp điện.
Ấn nút mở máy M, cuộn dây công tắc tơ K có điện làm đóng các tiếp điểm phụ (duy trì)
và tiếp điểm chính (động lực) cấp điện cho cuộn K và cho phần ứng động cơ. Động cơ mở máy
với điện trở phụ R và đường đặc tính cơ mở máy theo đường 1 (hình 1.4b). Tốc độ động cơ tăng
từ 0 đến ω1 (hình 1.4c), tại thời điểm t1 (ứng với điểm A) điện áp đặt lên cuộn dây công tắc tơ
K1 là:
U1 = E + I2 Rư = K.f.ω1 + I2 Rư
(1.1)
Trong đó U1 : điện áp đặt lên cuộn dây côngtắctơ K
E : sức điện động phần ứng động cơ
Rư: điện trở dây quấn phần ứng
K: hệ số phụ thuộc kết cấu động cơ
K=
p.N
2πa
Với:
+ p: số đôi cực từ chính
+ N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn ứng
Công tắc tơ K1 được chỉnh định để tác động ở điện áp U1. Tiếp điểm K1 mắc song song
với điện trở R sẽ đóng lại làm điện trở R bị nối tắt. Động cơ chuyển sang làm việc tại điểm B
Giáo trình Trang Bị Điện
trên đặc tính tự nhiên 2 với momen lớn hơn và tiếp tục tăng tốc từ w1 tới wc tại điểm làm việc
C. Quá trình mở máy kết thúc.
1.2.3. Nguyên tắc điều khiển theo dòng điện
Dòng điện của động cơ cũng là một thông số quan trọng, phản ánh trạng thái mang tải
bình thường của hệ thống, trạng thái non tải, trạng thái quá tải, trạng thái đang khởi động hay
trạng thái đang hãm của động cơ.
Phần tử thụ cảm dòng điện có thể rơle dòng điện hoặc các khóa điện tử hoạt động theo
tín hiệu vào là trị số dòng điện. Dòng điện của động cơ dùng làm tín hiệu vào trực tiếp hoặc
gián tiếp cho các phần tử thụ cảm dòng điện nói trên. Khi trị số tín hiệu vào đạt đến giá trị
ngưỡng xác định phần tử thụ cảm sẽ phát tín hiệu để điều khiển hệ thống chuyển đến các trạng
thái làm việc theo yêu cầu.
Hình 1.5a là sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp mở máy
qua một cấp điện trở phụ.
Sau khi đóng cầu dao CD, ấn nút M, cuộn dây công tắc tơ K có địên làm đóng các tiếp
điểm chính (động lực) K để động cơ mở máy với điện trở phụ R. Dòng điện mở máy ban đầu là
Imm còn dòng điện chỉnh định của rơle dòng RD là Icđ < Imm , do đó khi bắt đầu đóng các tiếp
điểm K thì cuộn dây RD tác động ngay, mở tiếp điểm thường đóng RD, ngăn cấp điện cho
cuộn dây công tắc tơ K1. Rơle khóa RK được tính chọn để thời gian tác động của nó lớn hơn
thời gian tác động của RD. Do đó, tiếp điểm thường đóng RD mở ra trước khi tiếp điểm thường
mở RK đóng.
Trong quá trình tăng tốc theo
đường đặc tính cơ (1) (hình 1.5b) từ
điểm A đến điểm B, dòng điện động cơ
giảm từ Imm xuống I1 (hình 1.5c) làm
lực hút của cuộn dây RD yếu, nếu dòng
điện chỉnh định Icđ = I1 tiếp điểm
thường đóng RD sẽ đóng lại.
Khi tiếp điểm RD đóng, cuộn
dây công tắc tơ K 1 có điện, đóng các
tiếp điểm K1 và loại điện trở mở máy R
ra khỏi mạch động cơ. Động cơ chuyển
sang làm việc tại điểm C trên đường
đặc tính cơ tự nhiên (2) và tiếp tục tăng
tốc đến điểm làm việc. Quá trình mở
máy kết thúc.
1.2.4. Nguyên tắc điều khiển theo
hành trình (vị trí):
CD
Udc
+
CD
CC
CC
K
Ñ
CKT
R
RD
K1
RK
RK
D
RD
K1
K
K1
M
K
K
LV
1
i
Imm
LV
C
(2)
I1
C
B
B
Ilv
(1)
0
A
Mc M1
Mmm
(Ic) (I1)
(Imm)
M
0
t1
. Sô ñoà ñieàu khieån môû maùy ñoäng cô 1 chieàu kích
töø noái tieáp 1 caáp ñieän trôû theo nguyeân taéc doøng ñieän.
a) Sô ñoà nguyeân lyù
b) Ñaëc tính cô
c) Giaûn ñoà doøng ñieän theo thôøi gian.
t
Giáo trình Trang Bị Điện
Khi quá trình thay đổi trạng thái làm việc của hệ truyền động có liên quan chặt chẽ với
vị trí của các bộ phận động của máy, có thể dùng các thiết bị đặc biệt gọi là công tắc hành trình,
đặt tại những vị trí thích hợp trên đường đi của các bộ phận động đó, để khi bộ phận di chuyển
đến những vị trí này sẽ tác động lên các công tắc hành trình, công tắc hành trình sẽ phát những
tín hiệu điều khiển hệ thống đến các trạng thái làm việc mới.
Ví dụ: Thang máy lên (xuống) đến tầng cần dừng, sẽ tác động vào một công tắc chuyển
đổi để giảm tốc và dừng lại.
1.2.5. Kết luận:
Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của từng phương pháp được cho trong bảng sau
Các nguyên tắc điều khiển tự động hệ truyền động điện và phạm vi sử dụng.
Nguyên tắc
điều khiển
Khí cụ điều
khiển
Ưu điểm
Nhược điểm
thời - Đơn giản. Tin Dòng mở máy và
cậy
momen nhảy vọt
khi tăng Mc và
- Điện từ
- Ổn định thời momen quán tính
gian mở máy và J
- Khí
hãm ngay cả khi
Mc, J, Unguồn
- Bán dẫn
thay đổi
-Rơle
gian
Thời gian
- Rơle điện - Đơn giản. Rẻ.
áp
Tốc độ
Dùng rộng rãi
nhất khi mở
máy và hãm
động năng.
- Khó điều chỉnh - Hãm động cơ
công tắc tơ ở các một chiều và
điện áp hút khác xoay chiều.
nhau
- Rơle kiểm
- Khối lượng nhỏ,
tra tốc độ
kích thước gọn.
- Thời gian mở
máy và hãm phụ
thuộc Mc, J,
Ulưới.
Rơle dòng
điện
Dòng điện
Phạm vi sử
dụng ưu tiên
Duy trì dòng điện
và momen khi mở
máy và hãm ở
mức độ đã định
-Không giữ ổn
định thời gian mở
máy và hãm khi
có biến động Mc,
J, Ulưới.
-Mở máy động
cơ một chiều
kích từ nối tiếp
và động cơ
KĐB rotor dây
quấn
Giáo trình Trang Bị Điện
Công
Vị trí (hành hành
(Công
trình)
cuối)
tắc Đơn giản
trình
tắc
Độ chính xác
không cao
Chương II
MỘT SỐ SƠ ĐỒ CƠ BẢN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG ĐIỆN
2.1. CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB ROTOR LỒNG SÓC
2.1.1 Khởi động trực tiếp không đảo chiều :
- Khởi động động cơ:
Đóng CB, nhấn nút M, cuộn dây Contactor K sẽ có điện (mạch 1-3-5- cuộn K-4-2) đóng
3 tiếp điểm chính bên mạch động lực cấp nguồn 3 pha vào động cơ. Tiếp điểm K (3-5) đóng để
duy trì dòng điện cho cuộn dây Contactor K khi ta buông tay khỏi nút nhấn M
- Dừng động cơ:
Nhấn nút dừng D, cuộn dây Contactor K mất điện làm mở 3 tiếp điểm chính của
Contactor K cắt điện để động cơ dừng lại.
Bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch bằng CB, bảo vệ quá tải cho động cơ bằng rơle nhiệt
RN.
Hình 2 -1: Mạch điện khởi động trực tiếp
không đảo chiều.
Giáo trình Trang Bị Điện
2.1.2. Khởi động trực tiếp có đảo chiều :
Trong các máy công nghiệp, nhiều động cơ có nhu cầu phải quay được 2 chiều. Muốn
không chế động cơ điện này ta phải dùng 2 Contactor: T để động cơ quay thuận, N để động cơ
quay ngược. Nút nhấn MT để động cơ quay thuận, MN sử dụng khi động cơ quay ngược. Đây là
2 nút nhấn kép.
a. Chạy máy chiều thuận:
Sau khi đóng CB, nhấn nút MT, cuộn dây Contactor T sẽ có điện (mạch 1-3-5-7-9 –
cuộn T-4-2) Các tiếp điểm chính của T bên mạch động lực đóng lại để cấp điện 3 pha vào cho
động cơ quay thuận; đồng thời các tiếp điểm phụ T(3-5) đóng lại để tự duy trì (buông tay khỏi
MT động cơ vẫn tiếp tục quay); tiếp điểm T(13 -15) mở ra để cấm không cho N làm việc khi T
đã làm việc.
Hình 2 -2: Mạch điện khởi động trực
tiếp có đảo chiều.
b. Chạy máy theo chiều ngược
Nhấn nút MN, cuộn dây Contactor N sẽ có điện (mạch 1-3-11-13-15-cuộn N-4-2). Các
tiếp điểm chính của N bên mạch động lực đóng lại (2 pha A-C đã đảo cho nhau) để cấp điện 3
pha vào cho động cơ quay ngược; đồng thời các tiếp điểm phụ N (11-13) đóng lại để tự duy trì;
tiếp điểm N (7-9) mở ra để cấm T làm việc khi N đã làm việc.
c. Dừng máy:
Nhấn nút D, cuộn dây Contactor T (hoặc N) mất điện các tiếp điểm chính của contactor
mở ra cắt điện để động cơ dừng lại
Giáo trình Trang Bị Điện
d. Liên động và bảo vệ:
Khoá liên động (khoá chéo) N (7-9) và T (13-15) không cho T và N làm việc đồng thời
tránh ngắn mạch nguồn điện
Bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch bằng CB. Bảo vệ quá tải cho động cơ bằng rơ le nhiệt
RN
2.1.3. Khởi động động cơ bằng R-L hoặc TN (Biến áp tự ngẫu)
Đối với những động cơ có công suất lớn, để hạn chế dòng điện mở máy, ta có thể đấu
Stato qua điện trở phụ (hình 2 -3a) qua điện kháng (hình 2 -3b) hoặc qua biến áp tự ngẫu (hình
2 -3c) theo các sơ đồ mở máy đối xứng. Cũng có thể sử dụng 1 điện trở phụ đấu vào 1 pha của
Stato (gọi là mở máy không đối xứng)
Sau khi mở máy xong, ta mới nối tắt điện trở phụ, điện kháng hay biến áp tự ngẫu. Mạch
điện điều khiển có thể dùng chung một sơ đồ (hình 2 -3d). Cụ thể trong sơ đồ contactor K1
dùng để mở máy và contactor K2 để làm việc, rơle thời gian Rth để thực hiện mở máy tự động.
Hình 2 -3b
Giáo trình Trang Bị Điện
Giáo trình Trang Bị Điện
C1
CC
1
RN
3
D
M
5
7
K1
K1
2
N
Rth
Rth
9
K2
Hình 2 -3d
Để khởi động động cơ ta đóng CB rồi nhấn nút M. Contactor K1 có điện (mạch 1-3-5–7
-cuộn K1-2) sẽ đóng các tiếp điểm chính ở mạch động lực để động cơ khởi động qua biến áp tự
ngẫu TN (hoặc L, R) tiếp điểm K1 (5-7) đóng lại để duy trì điện. Rơle thời gian Rth cũng có
điện sau một thời gian duy trì nhất định tiếp điểm thường mở đóng chậm. Rth (7-9) đóng lại,
cấp điện cho cuộn dây K2 (mạch 1-3-5-7-9-cuộn K2-2) tiếp điểm thường đóng của Contactor ở
mạch động lực K2 mở ra để cắt điện biến áp tự ngẫu TN và tiếp điểm thường hở K2 đóng lại,
đưa điện 3pha trực tiếp vào động cơ; quá trình mở máy kết thúc.
2.1.4. Khởi động động cơ bằng cách đổi nối Y/
Để giảm nhỏ dòng điện mở máy, khi khởi động ta nối dây quấn Stato thành hình Y; sau
một thời gian tác động, cuộn dây Stato được chuyển sang đấu .
Thiết bị điện chính của mạch gồm:
- Contactor K để đóng mạch điện
- Contactor KY để nối Stato thành hình Y
- Contactor K để nối Stato thành hình
- Rơle thời gian Rth để điều chỉnh tuỳ thuộc vào thời gian khởi động Y.
a. Khởi động
Đóng CB, sau đó nhấn nút M, cuộn dây K và KY có điện (mạch 1-3-5-K-4-2 và 1-3-5-79-KY-4-2) để đóng các tiếp điểm chính K và KY bên mạch động lực lại: động cơ được khởi
động ở chế độ Y và lúc này rơle thời gian Rth cũng có điện (mạch 1-3 -5-Rth-4-2) để tính thời
gian. Tiếp điểm K (3-5) đóng để duy trì điện cho 3 cuộn dây K, KY, Rth.
b. Làm việc
Sau một thời gian duy trì cần thiết để tốc độ động cơ đạt xấp xỉ định mức thì tiếp điểm
thường đóng mở chậm Rth (5-7) mở ra để cắt điện Contactor KY, 3 tiếp điểm chính KY ở
mạch động lực mở ra. Đồng thời tiếp điểm thường mở đóng chậm Rth (5-11) đóng lại để cấp
Giáo trình Trang Bị Điện
điện cho Contactor K (mạch 1-3-5-11-13-K-4-2), tiếp điểm chính của K ở mạch động
lực đóng lại để đấu bộ dây Stato thành hình . Động cơ đã khởi động xong và làm việc bình
thường ở chế độ .
A
B
C
CB
A1
B1
C1
CC
R
M
RN
D
K
Y
K
A2
B2
C2
A3
B3
C3
A
B
C
X
Y
Z
R
RN
R
Y
Hình 2 - 4: Mạch điện khởi động Đ.C.K.B.
Y
3 pha bằng phương pháp
đổi nối Y/
c. Liên động và bảo vệ
- Hai khoá chéo KY (11-13) và K (7-9) có tác dụng bảo đảm an toàn, tránh sự cố KY
và K có điện đồng thời, gây ngắn mạch 3 pha.
- Bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch bằng CB, bảo vệ quá tải cho động cơ bằng rơle nhiệt
RN.
2.1.5. Hãm động năng dùng rơle thời gian
Thiết bị điện chính trong mạch gồm:
- Nguồn điện 1 chiều dùng để hãm lấy ngay ở lưới điện xoay chiều qua bộ biến áp BA
và chỉnh lưu cầu CL
- Contactor K đấu động cơ vào lưới khi làm việc .
- Contactor H đấu động cơ vào nguồn 1 chiều khi hãm.
- Rơle thời gian Rth điều chỉnh tuỳ thuộc vào thời gian hãm.
Giáo trình Trang Bị Điện
Để khởi động động cơ ta đóng CB, nhấn nút M, Contactor K có điện (mạch 1-3-5-cuộn
K-4-2) để đóng các tiếp điểm chính K bên mạch động lực, động cơ được đóng vào lưới điện để
làm việc.
Khi dừng ta nhấn nút D, Contactor K sẽ mất điện, tiếp điểm K (9 - 11) đóng lại,
Contactor H có điện. Lúc này động cơ bị cắt khỏi nguồn xoay chiều 3 pha và đóng vào nguồn 1
chiều, thực hiện hãm động năng. Rơle thời gian Rth cũng có điện và bắt đầu tính thời gian hãm.
Sau một thời gian duy trì, tiếp điểm Rth (11 - 13) mở ra, Contactor H mất điện, quá trình hãm
động năng kết thúc.
Hình 2 - 5: Hãm động năng dùng rơ le thời gian
2.1.6. Hãm ngược
a. Hãm ngược động cơ quay 1 chiều :
Thiết bị dùng để hãm là rơle kiểm tra tốc độ RKT quay cùng trục với động cơ. Khi động
cơ đứng yên hoặc chạy chậm (khoảng 10 – 15% tốc độ định mức) tiếp điểm RKT mở ra, ở tốc
độ làm việc bình thường thì tiếp điểm này đóng lại. Hình 2-6a là sơ đồ điều khiển động cơ quay
1 chiều có hãm ngược.
Giáo trình Trang Bị Điện
Để khởi động động cơ ta nhấn nút M, Contactor K1 làm việc, đóng động cơ vào lưới,
tiếp điểm K1 (9-11) mở ra không cho K2 có điện đồng thời. Khi tốc độ đủ lớn thì rơle tốc độ
RKT đóng tiếp điểm RKT (1-9) lại (chuẩn bị để hãm) tuy vậy K2 không làm việc vì tiếp điểm
K1 (9-11) còn đang mở và động cơ làm việc bình thường.
Khi hãm dừng động cơ, ta nhấn nút dừng D, K1 mất điện cắt động cơ ra khỏi lưới điện 3
pha, đồng thời tiếp diểm K1 (9-11) đóng lại để cấp điện cho Contactor K2 (mạch 1-9-11-cuộn
K2 -4-2), động cơ lại được đóng vào lưới (đã đảo pha) nhờ các tiếp điểm K2 ở mạch động lực.
Lúc này động cơ thực hiện hãm ngược, tốc độ giảm nhanh, khi tốc độ động cơ giảm thấp đủ để
rơle tốc độ RKT mở tiếp điểm RKT (1-9) ra cắt điện Contactor K2, động cơ được cắt ra khỏi
lưới thì quá trình hãm ngược kết thúc.
Rơle kiểm tra tốc độ là thiết bị khá tin cậy và đơn giản được sử dụng tốt trên thực tế
ngay cả khi ở chế độ làm việc lặp lại trong thời gian ngắn.
Hình 2.-6a: Hãm ngược Đ.C.K.B. 3 pha
rotor lồng sóc quay 1 chiều
dùng rơle tốc độ.
b. Hãm ngược động cơ quay 2 chiều ( hình 2-6 b)
Trong trường hợp này vẫn sử dụng rơle tốc độ RKT nhưng lấy cả 2 cặp tiếp điểm của nó
là RKT1 (11-7) và RKT2 (11-15).
- Khi động cơ đứng yên hoặc chạy chậm cả hai tiếp điểm RKT1 và RKT2 đều mở.
- Khi động cơ quay thuận tiếp điểm RKT1 (11-7) mở, RKT2 (11-15) đóng.
Giáo trình Trang Bị Điện
- Khi động cơ quay ngược tiếp điểm RKT1 (11-7) đóng, RKT2 (11-15) mở.
Chạy máy thuận : nhấn nút MT, Contactor T có điện (mạch 1-3-5-7-9-cuộn T-4-2)
đóng điện 3 pha cho động cơ quay thuận, tiếp điểm T (15-17) mở ra không cho Contactor N có
điện đồng thời. Khi tốc độ động cơ đã tăng cao thì tiếp RKT 2 (11-15) đóng lại (chuẩn bị để
hãm) động cơ làm việc bình thường.
Hãm máy : nhấn nút D, rơle trung gian RTr có điện (mạch 1-21- cuộn RTr-4-2). Tiếp
điểm thường đóng RTr (1-3) mở ra Contactor T mất điện cắt động cơ ra khỏi lưới điện , tiếp
điểm RTr (1-11) đóng lại cấp điện cho Contactor N (mạch 1-11-15-17-cuộn N-4-2), động cơ lại
được đóng vào lưới (đã đảo pha) để thực hiện hãm ngược.
Khi tốc độ động cơ đã giảm thấp dưới 10% tốc độ định mức, rơle kiểm tra tốc độ sẽ mở
tiếp điểm RKT2 (11-15) ra, Contactor N mất điện, động cơ được cắt khỏi lưới, quá trình hãm
ngược kết thúc.
Chạy máy ngược: Cách làm việc cũng tương tự như trên, nhưng ta nhấn nút MN và
tiếp điểm RKT1 (11-7) của rơle tốc độ đóng để thực hiện hãm ngược.
Hình 2 - 6b: Hãm ngược Đ.C.K.B. 3 pha rotor lồng sóc quay 2
chiều dùng rơle tốc độ.
2.1.7.Hãm bằng cơ cấu cơ khí điều khiển bằng nam châm điện:
Khi tần số đóng cắt cao, đặc biệt là đối với việc đảo chiều truyền động của máy cắt gọt
kim loại, đôi khi người ta sử dụng các thiết bị điện một chiều để điều khiển động cơ không
đồng bộ. Một trong các sơ đồ như thế được giới thiệu trên hình 2-7. Sơ đồ này bảo đảm điều
Giáo trình Trang Bị Điện
khiển đảo chiều quay động cơ roto lồng sóc có hãm bằng phanh hãm cơ khí. Thiết bị điều khiển
là bộ khống chế chỉ huy. Các nguyên tắc hành trình được ứng dụng khi điều khiển. Mạch stator
được chuyển đổi bằng 5 contactor một chiều.
Sơ đồ làm việc như sau: ban đầu tay gạt của bộ khống chế chỉ huy để ở vị trí O, tiếp
điểm KK1 kín, rơle thời gian Rth và rơle điện áp RU có điện, các tiếp điểm RU (1-3), RU (3-5)
và Rth (5-9), Rth (4-2) đóng lại. Nếu đưa tay gạt của bộ khống chế chỉ huy về phía quay thuận
(vị trí I) thì tiếp điểm KK1 mở ra, KK2 và KK3 đóng lại các contactor K,1T, 2T có điện , động
cơ được đóng vào lưới. Tiếp điểm 1T (5-13) mở ra cắt điện cuộn dây rơle thời gian Rth, tiếp
điểm 1T (1-27) đóng lại; contactor H có điện và do đó nam châm NH làm việc phân ly bánh đai
hãm cho động cơ quay thuận. Sau thời gian duy trì, các tiếp điểm Rth (5-9) và Rth (4-2) mở ra.
Như vậy trong thời gian động cơ khởi động với dòng điện lớn nhưng các rơle dòng 1RM, 2RM
không được phép ngắt mạch, khi động cơ khởi động xong, các rơle dòng này lại bảo vệ quá tải
cho động cơ.
Muốn đảo chiều quay động cơ, ta quay tay gạt của bộ khống chế chỉ huy từ vị trí thuận
(vị trí I) sang vị trí ngược (vị trí II), lúc này tiếp điểm KK3 mở ra và KK4 đóng lại. Các
contactor 1T, 2T và sau đó contactor H mất điện, Rth có điện trở lại, tiếp điểm Rth (4-2) và Rth
(5-9) đóng, contactor 1N, 2N có điện sẽ đổi chéo 2 pha của động cơ và đóng vào lưới, đồng
thời contactor H có điện, nam châm điện NH làm việc phân ly bánh đai hãm và động cơ làm
việc theo chiều ngược lại.
Trong quá trình đảo chiều, sẽ xảy ra quá trình hãm động cơ ban đầu dưới tác dụng của
nam châm hãm, còn sau đó động cơ hãm dưới tác dụng của mô men hãm ngược nếu truyền
động có quán tính lớn.
Vì động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên trên sơ đồ sử dụng 2 rơle dòng điện
cực đại tác động nhanh 1RM, 2RM để bảo vệ quá tải cho động cơ. Rơle 3RM dùng để bảo vệ
ngắn mạch. Hạn chế hành trình thuận và ngược bằng 2 công tắc hành trình KHT và KHN.
Hinh2-7: Hãm ĐC KĐB 3 pha rotor lồng sóc bằng cơ cấu cơ khí
điều khiển bằng nam châm điện
Giáo trình Trang Bị Điện
Giáo trình Trang Bị Điện
2.1.8.Điều khiển động cơ nhiều tốc độ:
a. Điều khiển động cơ 2 tốc độ không đảo chiều (hình 2 - 8a)
M∆
Hình 2 - 8a: Sơ đồ điều khiển động cơ hai cấp
tốc độ không đảo chiều
Khi cần động cơ làm việc ở tốc độ thấp, ta nhấn nút M , contactor 1K làm việc đóng
các tiếp điểm 1K ở mạch động lực , nối cuộn dây Stator theo kiểu .
Nếu muốn động cơ làm việc ở tốc độ cao, ta nhấn nút MYY , contactor 2K và 3K có
điện, đóng các tiếp điểm chính 2K và 3K ở mạch động lực, nhờ đó cuộn dây Stator được nối
theo kiểu YY.
Muốn khởi động động cơ, ta nhấn nút M để contactor K có điện, đóng các tiếp điểm K ở
mạch động lực cấp điện vào cuộn dây Stator của động cơ, tiếp điểm K (3-5) đóng lại để duy trì.
Giáo trình Trang Bị Điện
b. Điều khiển động cơ 2 tốc độ có đảo chiều (hình 2-8b)
Muốn động cơ có tốc độ quay nhỏ, ta nhấn nút M, contactor 1K có điện, tiếp điểm của
nó đóng, cuộn dây Stator động cơ đuợc nối theo kiểu . Để tăng tốc độ quay ta nhấn MYY cuộn
dây stator được nối theo hình YY.
Việc chọn chiều quay động cơ trong sơ đồ này được thực hiện khi nhấn nút MT hay MN.
Khi nhấn nút MT chọn chiều quay thuận contactor T có điện đóng các thường mở ở mạch động
lực đóng điện cho cuộn dây Stato của động cơ. Tương tự khi nấn vào nút nhấn MN contactor N
có điện đóng điện cho động cơ quay theo chiều ngược lại.
A B C
CB
A1 B1 C1
CC
1
3 M
5
M
K
7
2
K
4
9
RN
K
K
K
A2 B2 C2
11
13
K
K
15
K
1K 1K 1K
2K 2K 2K
M∆
3K 3K
17
M
19
2K
21
3K
1K
23
1K
RN
3K
27
B
31
2K
A
A
cuoän
daây
stator
C
29
1K
2K
B
C
Hình 2-8b: Sơ đồ điều khiển động cơ hai cấp
độ 2-8c)
có đảo chiều
khiển động cơ 2 tốc độ có đảo chiều và hãm động năng tốc
(hình
c. Điều
Để khởi động động cơ, đầu tiên ta nhấn nút M (tốc độ thấp) hoặc nút MYY (tốc độ
cao). Giả sử nhấn nút M thì contactor 1K làm việc, cuộn dây Stato nối theo hình tam giác,
tiếp điểm 1K (1-41) đóng điện cho rơle trung gian RTr. Rơle trung gian RTr cho phép có thể
đóng điện cho contactor T hoặc N chỉ sau khi đóng điện cho contactor 1K hoặc 2K, 3K (chọn
- Xem thêm -