Tài liệu khởi động động cơ y, ∆, thuận, nghịch và chiếu sáng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ- CƠ KHÍ- XÂY DỰNG ---- BÁO CÁO ĐỒ ÁN 1A CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ Y,∆,THUẬN,NGHỊCH VÀ CHIẾU SÁNG GVHD: GIẢNG VIÊN NGUYỄN THỊ HUỆ SV THỰC HIỆN: LỚP 13CĐI1 LỚP 13CĐI1 NGUYỄN HỮU ANH 1304359 LÂM QUỐC DŨNG 1303305 HOÀNG THANH GIANG 1303605 MAI THẾ HẢI 1304328 NGUYỄN HOÀNG HẢI 1303378 TRẦN MINH HOÀNG 1304888 TRỊNH NGUYỄN QUANG HUY 1304640 NGUYỄN ANH KHOA 1303936 PHAN VĂN LƯỢNG 1304254 ĐỖ NGỌC MINH 1303763 ĐẶNG THANH NAM 1304234 LƯƠNG QUANG PHỤNG 1303527 MAI XUÂN THẢO 1305866 ĐOÀN VĂN THUẬN 1303645 PHẠM THÀNH TRUNG 1303426 TRẦN ĐÌNH TUẤN 1303814 MỤC LỤC I/GIỚI THIỆU CHUNG: Khí cụ điện (KCĐ) là những thiết bị dùng để đóng ngắt, điều khiển, kiểm tra, tự động điều chỉnh, khống chế các đối tượng điện cũng như không điện và bảo vệ chúng trong các trường hợp sự cố. Khí cụ điện có nhiều chủng loại với chức năng, nguyên lý làm việc và kích thước khác nhau, được dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc sống. Khí cụ điện được sử dụng rộng rãi ở các nhà mát phát điện, các trạm biến áp, trong các xí nghiệp công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy lợi, giao thông vận tải và quốc phòng. II/ PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN: Khí cụ điện thường được phân loại theo chức năng, theo nguyên lý và môi trường làm việc, theo điện áp . 1)Theo chức năng KCĐ được chia thành những nhóm chính như sau:  Nhóm khí cụ (KC) đóng cắt: Chức năng chính của nhóm KCĐ này là đóng cắt bằng tay hoặc tự động. Thuộc về nhóm này có: Cầu dao, áptômát, máy cắt, dao cách ly, các bộ chuyển đổi nguồn…  Nhóm KC hạn chế dòng điện, điện áp: Chức năng của nhóm này là hạn chế dòng điện, điện áp trong mạch không quá cao. Thuộc về nhóm này gồm có: Kháng điện, van chống sét …  Nhóm KC khởi động, điều khiển: Nhóm này gồm các bộ khởi động, khống chế, công tắc tơ, khởi động từ…  Nhóm KC kiểm tra theo dõi: Nhóm này có chức năng kiểm tra, theo dõi sự làm việc của các đối tượng và biến đổi các tín hiệu không điện thành tín hiệu điện. Thuộc nhóm này: Các rơle, các bộ cảm biến…  Nhóm KC tự động Đ/C, khống chế duy trì chế độ làm việc, các tham số của đối tượng: Các bộ ổn định điện áp, ổn định tốc độ, ổn định nhiệt độ …  Nhóm KC biến đổi dòng điện, điện áp cho các dụng cụ đo: Các máy biến áp đo lường, biến dòng đo lường… 2)Theo nguyên lý làm việc KCĐ được chia thành:  KCĐ làm việc theo nguyên lý điện từ.  KCĐ làm việc theo nguyên lý cảm ứng.  KCĐ làm việc theo nhiệt.  KCĐ có tiếp điểm.  KCĐ không có tiếp điểm. 3)Theo nguồn điện và điện áp KCĐ được chia thành:     KCĐ một chiều. KCĐ xoay chiều. KCĐ hạ áp (Có điện áp <1000 V). KCĐ cao áp (Có điện áp > 1000 V). 4)Theo điều kiện môi trường, điều kiện bảo vệ KCĐ được chia thành:  KCĐ làm việc trong nhà, KCĐ làm việc ngoài trời.  KCĐ làm việc trong môi trường dễ cháy, dễ nổ.  KCĐ có vỏ kín, vỏ hở, vỏ bảo vệ… III/ NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI KCĐ:  Phải đảm bảo làm việc lâu dài với các thông số kỹ thuật định mức. Nói một cách khác nếu dòng điện qua các phần dẫn điện không vượt quá giá trị cho phép thì thời gian lâu bao nhiêu cũng được mà không gây hư hỏng cho KCĐ.  KCĐ phải có khả năng ổn định nhiệt và ổn định điện động. Vật liệu phải có khả năng chịu nóng tốt và cường độ cơ khí cao vì khi xảy ra ngắn mạch hoặc quá tải dòng điện lớn có thể gây hư hỏng cho khí cụ.  Vật liệu cách điện phải tốt để khi xảy ra quá áp trong phạm vi cho phép cách điện không bị chọc thủng.  KCĐ phải đảm bảo làm việc chính xác an toàn, xong phải gọn nhẹ, rẻ tiền, dễ gia công lắp đặt, kiểm tra sửa chữa.  Ngoài ra KCĐ phải làm việc ổn định ở các điều kiện khí hậu, môi trường khác nhau. IV/ CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN THÔNG DỤNG: 1) Nút nhấn: Nút nhấn còn gọi là nút điều khiển là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ… Ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V và mạch điện xoay chiều điện áp 500V, tần số 50Hz; 60Hz, nút nhấn thông dụng để khởi động, dừng và đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng và ngắt các cuôn contactor nối cho động cơ. Nút nhấn dây của thường được đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn. Nút nhấn thường được nghiên cứu, chế tạo làm việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hơi hóa chất và bụi bẩn. Nút nhấn có thể bền tới 1.000.000 lần đóng không tải và 200.000 lần đóng ngắt có tải. Khi thao tác nhấn nút cần phải dứt khoát để mở hoặc đóng mạch điện. a.Cấu tạo: 1. Nút nhấn (dùng tay ấn) 2. Lò xo của nút ấn 3. Thanh mang tiếp điểm thường đóng và thường mở 4. Tiếp điểm thường mở 5. Tiếp điểm thường đóng b. Nguyên lý hoạt động: Nút nhấn gọi là nút điều khiển, đây là loại thiết bị khí cụ điển dùng để đóng ngắt điện từ xa, đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng ngắt mạch cuộn dây hút của công tắc tơ (khởi động từ) hoặc các relay trung gian. Khi ta dùng tay ấn nút số (1) đi xuống thì tiếp điểm thường đóng mở ra, tiếp điểm thường mở đóng lại, khi thả tay ra do lực lò xo số (2) nó phục hồi các tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu, nhưng mạch điện vẫn họat động bình thường nhờ các tiếp điểm duy trì của công tắc tơ hay relay trung gian. Hiện nay các mạch điện điều khiển, mạch điện động lực có tiếp điểm sử dụng nút ấn loại này rất phổ biến. c. Cách sử dụng: Khi ta dùng tay ấn nút số (1) đi xuống thì tiếp điểm thường đóng mở ra, tiếp điểm thường mở đóng lại, khi thả tay ra do lực lò xo số (2) nó phục hồi các tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu, nhưng mạch điện vẫn họat động bình thường nhờ các tiếp điểm duy trì của công tắc tơ hay relay trung gian d. Tính toán lựa chọn công tắc và nút điều khiển: Iđmcôngtắc,nútnhấn ≥ Itt Uđmcôngtắc,nútnhấn ≥ Unguồn 2) Cuộn cảm: Là một linh kiện cơ bản trong điện tử, nhưng nó xuất hiện trong các mạch điện tử với tần số thấp hơn điện trở và tụ điện. Tuy không phải là một thành phần quen thuộc trong mạch điện tử nhưng nó lại là một thành phần cực kỳ rắc rối trong mạch. Cuộn cảm là một linh kiện điện tử thụ động dùng để chứa từ trường. Cuộn cảm được cấu tạo bởi một cuộn dây dẫn quấn thành nhiều vòng, lõi cuộn dây có thể là không khí hoặc là vật liệu dẫn từ hay lõi thép kỹ thuật. Ký hiệu: Ký hiệu của cuộn cảm trong các mạch điện Cuô ôn cảm được đùng trong tụ a.Công dụng: - Trong điện tử, cuộn cảm thường dùng để: - Dẫn dòng điện môt chiều. - Chặn dòng điện cao tần. - Ghép nối tiếp hoặc song song với tụ để thành mạch cộng hưởng b. Phân loại: Tùy theo cấu tao và phạm vi sử dụng, cuộn cảm được phân loại: - Cuộn cảm cao tần. - Cuộn cảm âm tần. - Cuộn cảm trung tần. c. Thông số kỹ thuật cơ bản: Hệ số tự cảm định luật (Fanraday) Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua. L = ( µr.4.3,14.n2.S.10-7 ) / l L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H) n : là số vòng dây của cuộn dây. l : là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m) S : là tiết diện của lõi, tính bằng m2 µr : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi . d. Cảm kháng: Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều . ZL = 2.3,14.f.L Trong đó : ZL: là cảm kháng, đơn vị là Ω f: là tần số đơn vị là Hz L : là hệ số tự cảm , đơn vị là Henry e. Điện trở thuần của cuộn dây: -Điện trở thuần của cuộn dây là điện trở mà ta có thể đo được bằng đồng hồ vạn năng, thông thường cuộn dây có phẩm chất tốt thì điện trở thuần phải tương đối nhỏ so với cảm kháng, điện trở thuần còn gọi là điện trở tổn hao vì chính điện trở này sinh ra nhiệt khi cuộn dây hoạt động. f. Tính chất nạp , xả của cuộn cảm: Cuộn dây nạp năng lương : Khi cho một dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây nạp một năng lượng dưới dạng từ trường được tính theo công thức W = L.I2 / 2 W : năng lượng ( June ) L : hệ số tự cảm ( H ) I : dòng điện. g. Số liệu kĩ thuật của cuộn cảm: Trị số điện cảm: cho biết khả năng tích lũy năng lượng từ trường của cuộn cảm khi có dòng điện chạy quá. Trị số điện cảm phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, vật liệu lõi, số vòng dây và cách quấn dây. Đơn vị đo là henry (H), các ước số thường dùng là: 1mili henry(mH)= 10^-3 H 1 micro henry =10^-6 H Cảm kháng của cuộn cảm X(L): là đại lượng biểu hiện sự cản trở của cuộn cảm đối với dòng điện chạy qua nó XL= 2 x 3.14 x f x L trong đó: XL: cảm kháng . đơn vị là Ω f : là tần số đơn vị là Hz L : là hệ số tự cảm , đơn vị là Henry Thí nghiệm về cảm kháng của cuộn dây với dòng điện xoay chiều Thí nghiệm trên minh hoạ : Cuộn dây nối tiếp với bóng đèn sau đó được đấu vào các nguồn điện 12V nhưng có tần số khác nhau thông qua các công tắc K1, K2 , K3 , khi K1 đóng dòng điện một chiều đi qua cuộn dây mạnh nhất ( Vì XL = 0 ) => do đó bóng đèn sáng nhất, khi K2 đóng dòng điện xoay chỉều 50Hz đi qua cuộn dây yếy hơn ( do XL tăng ) => bóng đèn sáng yếu đi, khi K3 đóng , dòng điện xoay chiều 200Hz đi qua cuộn dây yếu nhất ( do XL tăng cao nhất) => bóng đèn sáng yếu nhất. => Kết luận : Cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ với hệ số tự cảm của cuộn dây và tỷ lệ với tần số dòng điện xoay chiều, nghĩa là dòng điện xoay chiều có tần số càng cao thì đi qua cuộn dây càng khó, dòng điện một chiều có tần số f=0 Hz vì vậy với dòng một chiều cuộn dây có cảm kháng XL=0 Nhận xét: - Nếu là dòng điện 1 chiều (f=0) lúc này XL=0. CUộn cảm lí tưởng có r=0 không cản trở dòng điện 1 chiều. - Nếu là dòng xoay chiều, tần số f càng cao thì XL càng lớn. Như vậy cuộn cảm đã cản trở dòng điện xoay chiều. DO đó người ta còn gọi là cuộn cản cao tần hoặc cuộn chặn cao tần. h.Hệ số phẩm chất Q: Đặc trung cho tổn hao năng lượng trong cuộn cảm, ĐÓ là tỉ số của cảm kháng ( điện kháng) với điện trở thuần (r) của cuộn cảm ở một tần số (f) cho trước: Q= 2 x 3.14 x f x L/r. 3)Contactor: Contactor là khí cụ điện hạ áp, thực hiện việc đóng ngắt thường xuyên các mạch điện động lực có dòng điện ngắt không vượt qua giới hạn dỏng điện quá tải của mạch điện. Thao tác đóng ngắt của contactor có thể thực hiện nhờ cơ cấu điện tử, cơ cấu khí động hoặc cơ cấu thủy lực. Nhưng thông dụng nhất là contactor điện từ. a. Cấu tạo: Contactor điện từ có những bộ phận chính như sau: tiếp điểm, mạch từ, cuộn hút, hộp dập hồ quang, vỏ. Contactor thường có 3 đến 4 tiếp điểm chính (đóng ngắt mạch động lực) và một vài cặp tiếp điểm phụ (đóng ngắt mạch điều khiển). Các tiếp điểm của contactor được chế tạo bằng đồng và bề mặt tiếp xúc thường được mạ bạc, để tăng độ nén giửa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động, trên mổi tiếp điểm động có bố trí lò xo. Mạch từ gồm 2 phần: Phần tĩnh thường có dạng chữ E, trên trụ có đặt cuộn hút. Phần động thường có dạng chữ E hoặc I. Phần động liên kết cơ khí với tiếp điểm động. Khi phần động chuyển động, tiếp điểm động chuyển động làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm. Cuộn hút có thể dùng loại một chiều hoặc xoay chiều. Cuộn hút một chiều thỳ mạch từ của nó được làm bằng sắt từ mềm và lõi thép ít bị nóng so với so với cuộn hút xoay chiều. Cuộn hút xoay chiều thỳ mạch được ghép lại từ các là thép kỹ thuật điện (thép pha 2% kim loại silic mỏng) để hạn chế tốc độ của vòng xoáy Fu-cô. Trong mạch từ cuộn hút xoay chiều có bố trí vòng ngắn mạch để chống rung. Hộp dập hồ quang bao gồm cuộn dây thổi từ vách ngăn, cuộn dây này gồm một vài vòng dây lõi không khí mắc nối tiếp với tiếp điểm và đặt gần tiếp điểm có hồ quang sao cho từ trường do cuộn dây tạo ra vông góc với dòng điện hồ quang, khi tiếp điểm mở ra, dòng mất, sinh ra sức điện động tạo dỏng cảm ứng phóng qua hai tiếp điểm tạo hồ quang điện, dòng điện qua cuộn thổi sẻ tạo ra từ trường tác động vào dỏng điện hồ quang, chia nhỏ vào các vách ngăn và kéo dài sự tắt. b. Nguyên lý hoạt động: Khi cuộn dây ko có điện. Lò xo kéo vào trạng thái off, tiếp điểm thường mở ra và tiếp điểm thường đóng thỳ đóng lại. Khi có điện tiếp điểm thường mở đóng lại và tiếp điểm thường đóng mở ra. c. Cách sử dụng: Contactor thường được sử dụng cho mạch điều khiển và mạch động lực, trên contactor có các tiếp điểm thường đóng và thường hở để tự duy trì cho contactor khi hoạt động và điều khiển. d. Các thông số cơ bản của contactor trong tủ điều khiển: Điện áp định mức của Contactor trong tủ điện: Điện áp định mức của Contactor Uđm là điện áp của mạch điện trong tủ điện điều khiển tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng ngắt, chính là điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây của nam châm điện sao cho mạch từ hút lại. Cấp điện áp định mức trong tủ điện : 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều. Dòng điện định mức của Contactor trong tủ điện: Dòng điện định mức của Contactor trong tủ điện Iđm là dòng điện định mức đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc lâu dài. Dòng điện định mức của Contactor trong tủ điện hạ áp thông dụng có các cấp là: 10A, 20A, 25A, 40A, 60A, 75A, 100A, 150A, 250A, 300A, 600A. Nếu đặt trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm kém mát, dòng điện cho phép qua Contactor còn phải lấy thấp hơn nữa trong chế độ làm việc dài hạn. 4)Rơ le thời gian: a.Khái niệm: Rơ le thời gian là một khí cụ điện tạo thời gian mở chậm hoặc đóng chậm của hệ thống tiếp điểm so với thời điểm đưa tín hiệu tác động vào rơ le. b. Cấu tạo: Gồm một động cơ điện xoay chiều một pha M có vòng ngắn mạch có điện áp làm việc như của động cơ máy nén. Trục động cơ qua một bánh răng giảm tốc truyền động cho một bánh cam có tốc độ một vòng trong 24 giờ. Tùy theo sự sắp xếp các vấu trên bánh cam ta có sự đóng ngắt tiếp điểm theo những chu kỳ thời gian nhất định. c.Nguyên lý hoạt động: Khi cấp điện cho tủ lạnh, tiếp điểm 1 – 4 của timer đóng, động cơ M có điện trở lớn có đủ điện áp làm việc sẽ quay. Sau một thời gian chu kỳ đến thời gian phá băng, trục cam tác động động tiếp điểm 1 – 4 của timer mở ra, tiếp điểm 1 – 2 đóng khi đó có dòng điện đi qua rơ le -7, cầu chì 70 và qua dây điện trở, dây điện trở phát nhiệt làm nóng dàn bay hơi thực hiện quá trình xả đá, khi nhiệt độ dàn bay hơi lớn hơn -7oC, rơle -7 sẽ mở tiếp điểm ngừng cấp điện cho điện trở xả đá, khi đó động cơ timer có điện trở lại tiếp tục quay, sau một thời gian khoảng 15 phút tiếp điểm 1-2 của timer mở ra, 1- 4 đóng lại cấp điện cho máy nén tiếp tục quá trình làm lạnh. d.Cách sử dụng: Rơ-le bình thường gồm có 6 chân. Trong đó có 3 chân để kích, 3 chân còn lại nối với đồ dùng điện công suất cao. 3 chân dùng để kích +: cấp hiệu điện thế kích tối ưu vào chân này. - : nối với cực âm S: chân tín hiệu, tùy vào loại module rơ-le mà nó sẽ làm nhiệm vụ kích rơ-le. Nếu bạn đang dùng module rơ-le kích ở mức cao và chân S bạn cấp điện thế dương vào thì module rơ-le của bạn sẽ được kích, ngược lại thì không. Tương tự với module rơ-le kích ở mức thấp. 3 chân còn lại nối với đồ dùng điện công suất cao: COM: chân nối với 1 chân bất kỳ của đồ dùng điện, nhưng mình khuyên bạn nên mắc vào đây chân lửa (nóng) nếu dùng hiệu điện thế xoay chiều và cực dương nếu là hiệu điện một chiều. ON hoặc NO: chân này bạn sẽ nối với chân lửa (nóng) nếu dùng điện xoay chiều và cực dương của nguồn nếu dòng điện một chiều. OFF hoặc NC: chân này bạn sẽ nối chân lạnh (trung hòa) nếu dùng điện xoay chiều và cực âm của nguồn nếu dùng điện một chiều. e.Phương pháp kiểm tra: – Trực quan: Các bộ phận của rơ le sạch sẽ; sáng, tiếp xúc tốt; dùng tay vặn cam thấy quay đều đến một lúc nào đó kêu tạch nghĩa là có tác động tiếp điểm trong tình trạng tốt. – Dùng Ω kế x 1000 xác định các chân 1,2,3,4 của rơ le. – Dùng MΩ kế kiểm tra cách điện giữa cuộn dây và tủ nếu RCĐ > 0,5 MΩ là tốt. Kiểm tra, thay thế – Dùng Ω kế kiểm tra rơ le xem động cơ M, các chân của rơ le có ở tình trạng tốt không, rơ le hỏng phải thay thế đúng loại, không sửa chữa được hoặc phải thay thế bằng mạch điện khác. – Đấu rơ le thời gian tốt vào mạch điện theo sơ đồ nguyên lý. 5)Rơ le trung gian: a.Khái niệm :  Rơ le trung gian là một loại khí cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động, cơ cấu điện từ. Rơ le trung gian đóng vai trò điều khiển trung gian giữa các thiết bị điều khiển (contactor, Rơ le thời gian …..) b.Cấu tạo:  1 Nam châm điện  2 Nắp  3 Lò xo  4 hệ thống có tiếp điểm (gồm các tiếp điểm thường mở và tiếp điểm thường đóng) c. Nguyên lý hoạt động: Khi cuộn dây được cấp điện áp, lực điện từ trong cuộn dây xuất hiện lực này sẽ thắng lực của lò xo 3 và kéo nắp 2 về phía lõi thép của mạch từ, nên các tiếp điểm thường đóng mở ra còn các tiếp điểm thường mở đóng lại. Các thanh gắn tiếp điểm động làm bằng thép lò xo hoặc đồng lò xo mục đích để cho các tiếp điểm tiếp xúc với nhau tốt hơn. Rơle trung gian dùng để truyền tín hiệu của các rơle bảo vệ trong mạch điều khiển. Do đó số lượng tiếp điểm của rơle trung gian tương đối nhiều. d. Các ký hiệu rơ le trung gian  DPDT: double pole double throw : Gồm 2 cặp tiếp điểm thường đóng và 2 cặp thường mở. Các cặp này liên kết thành 2 hệ thống gồm 1 cặp tiếp điểm thường đóng và thường mở chung nhau 1 đầu dây.  SPDT: single pole double throw : Gồm 1 cặp tiếp điểm thường đóng và 1 cặp thường mở và hai cặp tiếp điểm này có 1 đầu chung nhau.