Trang bị điện

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN

-----o0o-----

TÀI LIỆU GIẢNG DẠY

TRANG BỊ ĐIỆN

(DÀNH CHO BẬC CAO ĐẲNG)

GVTH: LẠI HOÀNG HẢI

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2013

LỜI NÓI ĐẦU

Học phần Trang bị điện hay “Điều khiển tự động có tiếp điểm”, là học

phần quan trọng trong chương trình đào tạo các ngành có liên quan điện. Khối

lượng kiến thức của học phần Trang bị điện tương đối lớn, xong vì thời gian có

hạn nên cuốn tài liệu giảng dạy chỉ trình bày ngắn gọn trong hai phần gồm bảy

chương với các nội dung cô động và tâm tắc nhất:

Phần 1: Lý thuyết Trang bị điện

Chương 1: Tổng quan về trang bị điện

Chương 2: Các mạch trang bị điện dùng nút nhấn

Chương 3: Các mạch trang bị điện dùng timers

Chương 4: Bài tập thiết kế mạch trang bị điện

Phần 2: Thực hành Trang bị điện

Chương 5: Lắp đặt mạch trang bị điện dùng nút nhấn

Chương 6: Lắp đặt mạch trang bị điện dùng timers

Chương 7: Thiết kế-lắp đặt mạch trang bị điện theo yêu cầu

Mặc dù quy mô tài liệu giảng dạy còn hạn chế về nội dung, nhưng

trong thời gian thực hiện người viết đã gặp một số khó khăn nhất định về kiến

thức chuyên môn cũng như sư phạm. Vì kiến thức chuyên môn cũng như thời

gian còn hạn chế nên không tránh được những thiếu sót, người biên soạn rất

mong nhận được sự đóng góp ý kiến quý báu của các bạn bè đồng nghiệp gần

xa. Một lần nữa người biên soạn xin chân thành cảm ơn đến tất cả bạn bè đã

cung cấp tư liệu, đóng góp ý kiến và giúp đỡ về mặt tinh thần để người viết có

thể hoàn thành cuốn tài liệu giảng dạy này.

Giảng viên biên soạn

Lại Hoàng Hải

Chân thành cám ơn!

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRANG BỊ ĐIỆN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRANG BỊ ĐIỆN

1.1. Một số ký hiệu thường dùng trong sơ đồ trang bị điện……………………………....02

1.2. Nguyên tắc thiết lập sơ đồ trang bị điện………………………………………………05

1.3. Các thông số kỹ thuật&cách đấu dây của động cơ……………………………………07

1.4. Các phương pháp hãm của động cơ không đồng bộ……………………………….....11

1.5. Các nguyên tắc cơ bản truyền động điện……………………………………………...15

CHƯƠNG 2: CÁC MẠCH TRANG BỊ ĐIỆN DÙNG NÚT NHẤN

2.1. Mạch khởi động từ …………………………………………………………………...18

2.2. Mạch thử nháp………………………………………………………………………...19

2.3. Mạch mở-tắt máy tại hai vị trí………………………………………………………...20

2.4. Mạch đảo chiều quay gián tiếp ………………………………………………….........21

2.5. Mạch đảo chiều quay trực tiếp………………………………………………………..22

2.6. Mạch giới hạn hành trình……………………………………………………………..23

2.7. Mạch hai động cơ hoạt động luân phiên……………………………………………...24

2.8. Mạch ba động cơ hoạt động luân phiên……………………………………………….25

2.9. Mạch mở máy hai động cơ theo trình tự……………………………………………...26

2.10. Mạch mở máy ba động cơ theo trình tự……………………………………………..27

2.11. Mạch mở/tắt (thuận) ba động cơ theo trình tự………………………………………28

2.12. Mạch mở/tắt (ngược) ba động cơ theo trình tự……………………………………...29

2.13. Mạch khởi động động cơ qua điện trở………………………………………………30

2.14. Mạch khởi động động cơ qua cuộn kháng…………………………………………..31

2.15. Mạch khởi động động cơ qua máy biến áp tự ngẫu…………………………………32

2.16. Mạch khởi động động cơ bằng phương pháp Y ………………………………...33

2.17. Mạch hãm ngược động cơ ba pha rotor lồng sóc……………………………………34

2.18. Mạch hãm động năng động cơ ba pha rotor lồng sóc…………………………..........35

CHƯƠNG 3: CÁC MẠCH TRANG BỊ ĐIỆN DÙNG TIMERS

3.1. Mạch động cơ hoạt động sau một thời gian …………………………………..38

3.2. Mạch động cơ tắt sau một thời gian hoạt động ……………………………….39

3.3. Mạch mở máy hai động cơ theo trình tự………………………………………40

3.4. Mạch mở máy ba động cơ theo trình tự……………………………………….41

3.5. Mạch mở/tắt (thuận) ba động cơ theo trình tự………………………………..42

3.6. Mạch mở/tắt (ngược) ba động cơ theo trình tự………………………………..43

3.7. Mạch đảo chiều quay sau thời gian…………………………………………....44

3.8. Mạch khởi động động cơ qua điện trở………………………………………...45

3.9. Mạch khởi động động cơ qua cuộn kháng…………………………………….46

3.10. Mạch khởi động động cơ qua máy biến áp tự ngẫu………………………….47

3.11. Mạch khởi động động cơ bằng phương pháp Y ………………………...49

3.12. Mạch khởi động động cơ ba pha rotor lồng sóc qua hai cấp điện trở………50

3.13. Mạch khởi động động cơ ba pha rotor dây quấn qua hai cấp điện trở……….51

3.14. Mạch hãm ngược động cơ ba pha rotor lồng sóc…………………………….52

3.15. Mạch hãm động năng động cơ ba pha rotor lồng sóc………………………..53

3.16. Mạch thuận-ngược (gián tiếp) dừng có hãm động năng …………………….54

3.17. Mạch thuận-ngược (gián tiếp) khởi động Y …………… ………………56

3.18. Mạch đèn giao thông…………… …………………………………………...57

CHƯƠNG 4: BÀI TẬP THIẾT KẾ MẠCH TRANG BỊ ĐIỆN…………………59

4.1. Thiết kế mạch thuận-ngược (trực tiếp) mở và tắt mạch tại hai vị trí

4.2. Thiết kế mạch thuận-ngược (gián tiếp hoặc trực tiếp) giới hạn hành trình

chuyển động và đảo chiều quay khi chạm vào công tắc hành trình

4.3. Thiết kế mạch điểu khiển tín hiệu cho bốn đèn hoặc bốn chuông

4.4. Thiết kế mạch báo động (đèn hoặc chuông) dùng công tắc hành trình

4.5. Thiết kế mạch công tắc xung điện (nhấn nút lần thứ nhất mạch có tín hiệu mức

cao, nhấn nút lần thứ hai mạch có tín hiệu mức thấp)

4.6. Thiết kế mạch bơm nước sử dụng rơle phao

4.7. Thiết kế mạch chống mất pha dùng rơle điện áp hoặc rơle dòng điện

4.8. Thiết kế mạch chống mất pha (dùng rơle có điện áp thấp 12VAC-24VAC, kết

hợp

với điểm trung tính giả).

4.9. Thiết kế mạch chống mất pha dùng một rơle điện áp sử dụng điện áp dây (Ud)

4.10. Thiết kế mạch thuận-ngược (gián tiếp hoặc trực tiếp) khởi động Y 

4.11. Thiết kế mạch tự động chuyển đổi tốc độ cho động cơ ba pha hai cấp tốc độ

4.12. Thiết kế mạch thuận-ngược (gián tiếp hoặc trực tiếp) dừng có hãm động năng

(hãm sử dụng nút nhấn hoặc timers)

4.13. Thiết kế mạch tự động khởi động động cơ ba pha rotor dây quấn hoặc rotor

lồng sóc qua ba cấp điện trở

4.14. Thiết kế mạch thuận-ngược (gián tiếp hoặc trực tiếp) khởi động Y  dừng

có hãm động năng (hãm sử dụng nút nhấn hoặc timers)

4.15. Thiết kế mạch đèn giao thông hai chế độ hoạt động: chế độ điều khiển tự động

và chế độ điều khiển tay (chế độ ưu tiên)

PHẦN 2: THỰC HÀNH TRANG BỊ ĐIỆN

CHƯƠNG 5: LẮP ĐẶT MẠCH TRANG BỊ ĐIỆN DÙNG NÚT NHẤN

5.1. Lắp đặt mạch khởi động từ …………………………………………………...63

5.2. Lắp đặt mạch thử nháp………………………………………………………..64

5.3. Lắp đặt mạch mở-tắt máy tại hai vị trí………………………………………..65

5.4. Lắp đặt mạch đảo chiều quay gián tiếp ………………………………………66

5.5. Lắp đặt mạch đảo chiều quay trực tiếp………………………………………..68

5.6. Lắp đặt mạch giới hạn hành trình……………………………………………..69

5.7. Lắp đặt mạch hai động cơ hoạt động luân phiên……………………………...70

5.8. Lắp đặt mạch ba động cơ hoạt động luân phiên………………………………72

5.9. Lắp đặt mạch mở máy hai động cơ theo trình tự……………………………...73

5.10. Lắp đặt mạch mở máy ba động cơ theo trình tự……………………………..74

5.11. Lắp đặt mạch mở/tắt (thuận) ba động cơ theo trình tự………………………76

5.12. Lắp đặt mạch mở/tắt (ngược) ba động cơ theo trình tự……………………...77

5.13. Lắp đặt mạch khởi động động cơ qua điện trở………………………………78

5.14. Lắp đặt mạch khởi động động cơ qua cuộn kháng…………………………..80

5.15. Lắp đặt mạch khởi động động cơ qua máy biến áp tự ngẫu…………………81

5.16. Lắp đặt mạch khởi động động cơ bằng phương pháp Y ………………..82

5.17. Lắp đặt mạch hãm ngược động cơ ba pha rotor lồng sóc……………………84

5.18. Lắp đặt mạch hãm động năng động cơ ba pha rotor lồng sóc………………..85

CHƯƠNG 6: LẮP ĐẶT MẠCH TRANG BỊ ĐIỆN DÙNG TIMERS

6.1. Lắp đặt mạch động cơ hoạt động sau một thời gian ………………………….89

6.2. Lắp đặt mạch động cơ tắt sau một thời gian hoạt động ………………………91

6.3. Lắp đặt mạch Mạch mở máy hai động cơ theo trình tự……………………….93

6.4. Lắp đặt mạch mở máy ba động cơ theo trình tự………………………………94

6.5. Lắp đặt mạch mở/tắt (thuận) ba động cơ theo trình tự……………………….96

6.6. Lắp đặt mạch mở/tắt (ngược) ba động cơ theo trình tự……………………….97

6.7. Lắp đặt mạch đảo chiều quay sau thời gian…………………………………...99

6.8. Lắp đặt mạch khởi động động cơ qua điện trở……………………………….100

6.9. Lắp đặt mạch khởi động động cơ qua cuộn kháng…………………………..102

6.10. Lắp đặt mạch khởi động động cơ qua máy biến áp tự ngẫu………………..103

6.11. Lắp đặt mạch khởi động động cơ bằng phương pháp Y ………………105

6.12. Lắp đặt mạch khởi động động cơ ba pha rotor lồng sóc qua hai cấp điện trở…….106

6.13. Lắp đặt mạch khởi động động cơ ba pha rotor dây quấn qua hai cấp điện trở......108

6.14. Lắp đặt mạch hãm ngược động cơ ba pha rotor lồng sóc…………………..109

6.15. Lắp đặt mạch hãm động năng động cơ ba pha rotor lồng sóc………………111

6.16. Lắp đặt mạch thuận-ngược (gián tiếp) dừng có hãm động năng …………...112

6.17. Lắp đặt mạch thuận-ngược (gián tiếp) khởi động Y …… ……………..114

6.18. Lắp đặt mạch đèn giao thông…………… …………………………………116

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ-LẮP ĐẶT MẠCH TRANG BỊ ĐIỆN……………….119

7.1. Thiết kế-lắp đặt mạch thuận-ngược (trực tiếp) mở và tắt mạch tại hai vị trí

7.2. Thiết kế-lắp đặt mạch thuận-ngược (gián tiếp hoặc trực tiếp) giới hạn hành trình

chuyển động và đảo chiều quay khi chạm vào công tắc hành trình

7.3. Thiết kế-lắp đặt mạch điểu khiển tín hiệu cho bốn đèn hoặc bốn chuông

7.4. Thiết kế-lắp đặt mạch báo động (đèn hoặc chuông) dùng công tắc hành trình

7.5. Thiết kế-lắp đặt mạch công tắc xung điện (nhấn nút lần thứ nhất mạch có tín

hiệu mức cao, nhấn nút lần thứ hai mạch có tín hiệu mức thấp)

7.6. Thiết kế-lắp đặt mạch bơm nước sử dụng rơle phao

7.7. Thiết kế-lắp đặt mạch chống mất pha dùng rơle điện áp hoặc rơle dòng điện

7.8. Thiết kế-lắp đặt mạch chống mất pha (dùng rơle có điện áp thấp 12VAC￾24VAC, kết hợp với điểm trung tính giả)

7.9. Thiết kế-lắp đặt mạch chống mất pha dùng một rơle điện áp sử dụng điện áp

dây (Ud)

7.10. Thiết kế-lắp đặt mạch thuận-ngược (gián tiếp hoặc trực tiếp) khởi động Y 

7.11. Thiết kế-lắp đặt mạch tự động chuyển đổi tốc độ cho động cơ ba pha hai cấp

tốc độ

7.12. Thiết kế-lắp đặt mạch thuận-ngược (gián tiếp hoặc trực tiếp) dừng có hãm

động năng (hãm sử dụng nút nhấn hoặc timers)

7.13. Thiết kế-lắp đặt mạch tự động khởi động động cơ ba pha rotor dây quấn hoặc

rotor lồng sóc qua ba cấp điện trở

7.14. Thiết kế-lắp đặt mạch thuận-ngược (gián tiếp hoặc trực tiếp) khởi động Y 

dừng có hãm động năng (hãm sử dụng nút nhấn hoặc timers)

7.15. Thiết kế-lắp đặt mạch đèn giao thông hai chế độ hoạt động: chế độ điều khiển

tự động và chế độ điều khiển tay (chế độ ưu tiên)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Vũ Mạnh Tiến -Vũ Quang Hồi “Trang bị điện-điện tử máy cắt gọt kim loại”

Nhà xuất bản giáo dục 1998.

2. Vũ Quang Hồi “Trang bị điện cho máy cắt gọt kim loại” Nhà xuất bản giáo

dục.

3. Nguyễn Xuân Phú “Khí cụ điện” nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 1995.

4. Nguyễn Ngọc Cẩn “Trang bị điện cho máy cắt gọt kim loại” Nhà xuất bản đại

học quốc gia TP.HCM 2001.

5. Nguyễn Xuân Phú-Tô Đàng “Lý thuyết kết cấu tính toán lựa chọn và sử dụng

khí cụ điện” Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 2001.

6. Giáo trình Trang bị điện-Vụ trung học chuyên nghiệp.

7. Giáo trình điện công nghiệp-Nhà xuất bản xây dựng.

8. Hướng dẫn thực hành điện công nghiệp -Nhà xuất bản xây dựng

9. Dương Minh Tú “Tài liệu giảng dạy Thực tập Trang bị điện”, Trường Cao

Đẳng Công Nghệ Thủ Đức, Lưu hành nội bộ 2011.

10. Lê Minh Phong “Tài liệu giảng dạy Truyền động điện”, Trường Cao Đẳng

Công Nghệ Thủ Đức, Lưu hành nội bộ 17/01/2013.

PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRANG BỊ ĐIỆN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRANG BỊ ĐIỆN

* Về kiến thức:

- Liệt kê được ký hiệu trong sơ đồ trang bị điện

- Hiểu được cách thiết lập được một sơ đồ trang bị điện

- Giải thích được các thông số kỹ trên nhãn động cơ 3 pha và 1pha

- Nắm được các sơ đồ đấu dây của động cơ 3 pha và 1pha

- Hiểu được các phương pháp hãm thường dùng của động cơ

- Nắm được nguyên tắc cơ bản về truyền động điện trong sơ đồ trang bị điện

* Về kỹ năng:

- Vẽ được ký hiệu trong sơ đồ trang bị điện

- Đấu dây, vận hành được động cơ 3 pha và 1pha cả 2 chiều quay

- Vận dụng được các phương pháp hãm mạch&nguyên tắc truyền động điện

trong sơ đồ trang bị điện vào môi trường thực tế

* Về thái độ: Có tinh thần học tập, rèn luyện nâng cao kiến thức, kỹ năng một cách

tích cực.

1.1. MỘT SỐ KÝ HIỆU THƯỜNG DÙNG TRONG SƠ ĐỒ TRANG BỊ ĐIỆN

STT Ký hiệu Ý nghĩa

1

Cuộn hút rơ le thời gian ON-DELAY

2

Cuộn hút rơ le thời gian OFF-DELAY

3

Cuộn hút rơ le thời gian ON/OFF-DELAY

4

Cuộn hút công tắc tơ hoặc rơ le điện từ

5

Tiếp điểm thường đóng, mở chậm

6

Tiếp điểm thường mở, đóng chậm

7

Tiếp điểm thường đóng, đóng chậm

8 Tiếp điểm thường mở, mở chậm

9

Tiếp điểm thường đóng, mở đóng chậm

10

Tiếp điểm thường mở, đóng mở chậm

11

Tiếp điểm thường đóng

12

Tiếp điểm thường mở

13

Nút ấn thường đóng

14

Nút ấn thường mở

15

Nút ấn kép (liên động)

16

Phần tử đốt nóng của rơ le nhiệt 2 phần tử

17

Phần tử đốt nóng của rơ le nhiệt 3 phần tử

18

Tiếp điểm kép của rơ le nhiệt

19

Tiếp điểm thường mở của rơ le nhiệt

20

Tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt

21

Tiếp điểm thường đóng&mở của công tắc

hành trình

22

Tiếp điểm kép của công tắc hành trình

23

Tiếp điểm thường đóng&mở của công tắc

24

Công tắc 2 vị trí

25

Công tắc 3 vị trí

26 Cầu chì

27

Cầu chì rơi 1 pha

28

Cầu chì rơi 3 pha

29

Cầu dao 1 pha

30

Cầu dao 3 pha

31

Áp tô mát (CB) 1 cực

32

Áp tô mát (CB) 2 cực

33

Áp tô mát (CB) 3 cực

34

Áp tô mát (CB) 4 cực

35

Động cơ 3 pha rôto lồng sóc

36

Động cơ 3 pha rôto dây quấn

37

Giao điểm giữa 2 dây không nối nhau về điện

38

Giao điểm giữa 2 dây nối nhau về điện

39

Cuộn dây

40

Điểm nối, cực nối dây

41 Công tắc tơ bắt đầu

42 Công tắc tơ chuyển mạch

43 Công tắc tơ vận hành

44 Công tắc tơ hãm động năng

45 Rơle trung gian

46 Rơle thời gian

47 Tiếp điểm thường đóng, thường mở

48 Tiếp điểm thường mở, đóng chậm của Timer

ON Delay

49 Tiếp điểm thường đóng, mở chậm của Timer

ON Delay

50 Tiếp điểm thường mở, đóng chậm của Timer

OFF Delay

51 Tiếp điểm thường đóng, mở chậm của Timer

OFF Delay

Ghi chú: Các ký hiệu từ 1-40 theo chuẩn Đức, 41-51 theo chuẩn Mỹ

1.2. NGUYÊN TẮC THIẾT LẬP SƠ ĐỒ TRANG BỊ ĐIỆN

Để điều khiển truyền động điện của thiết bị máy móc nói chung và máy công cụ

trong công nghiệp nói riêng, người ta dùng rất nhiều thiết bị và khí cụ điện khác nhau

để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Nhờ dây dẫn điện chúng ta nối liền các bộ phận

lại với nhau để tạo nên một dạng sơ đồ chung gọi là sơ đồ điện, nhằm để thực hiện

những chức năng theo một yêu cầu nhất định.

Trong sơ đồ điện của một loại máy bao gồm hàng trăm thiết bị, bộ phận khác

nhau. Do đó, không những có nhiều khó khăn trong việc bố trí sơ đồ, mà còn khó khăn

cho việc xây dựng và đọc một sơ đồ điện, cần phải tiến hành theo nguyên tắc sau đây:

* Tất cả các bộ phận của khí cụ điện (cầu chì, cuộn dây, CB, công tắc-tơ, rơ le thời

gian, rơle nhiệt, nút nhấn…) điều được biểu diễn dưới dạng sơ đồ.

* Các thành phần của thiết bị và khí cụ điện đặt trong sơ đồ điện cần phải thể hiện rõ

ràng nhất chức năng và tuần tự tác động. Sơ đồ cần có số lượng dây cắt chéo nhau ít

nhất.

* Tất cả các tiếp điểm của khí cụ điện đều phải thể hiện trên sơ đồ ở trạng thái bình

thường, tức ở trạng thái không có tác dụng lực bên ngoài (như công tắc hành trình…),

hay dòng điện (như CB ở trạng thái ngắt…).

* Cùng một bộ phận của một thiết bị, nhưng phải thể hiện ở nhiều vị trí khác nhau

trên sơ đồ, thì bộ phận đó cần phải ký hiệu cùng một chữ số hay chỉ số.

* Mạch động lực còn được gọi là mạch nhất thứ và mạch điều khiển còn được gọi là

mạch nhị thứ.

* Mạch nhất thứ được vẽ bằng nét đậm hơn mạch nhị thứ.

* Cách lắp đặt điện, thực hiện theo các bước:

B1: Tính chọn công suất của nhà xưởng

B2: Căn cứ B1 chọn dây dẫn phù hợp

B3: Vẽ lại sơ đồ nhà xưởng

B4: Căn cứ B3 để đi dây và lắp đặt

B5: Thiết kế hệ thống an toàn bảo vệ-chống sét... (nếu cần)

Các giai đoạn:

1. Lập bảng sơ đồ khối của phần điện cần lắp đặt (nếu đã có sơ đồ thiết kế mạch).

2. Khảo giá thị trường các vật liệu cần mua (loại có chất lượng, chịu tải tốt, nếu

cần chọn giữa hai giá thì chọn cái nào có giá cao hơn), khi đã có vật theo yêu cầu

của sơ đồ khối, dùng kích thước thực tế của các vật tư này để xem sắp đặt các vị

trí nào trên bảng hợp lý nhất.

3. Các vật liệu phụ trong lắp đặt tủ điện (như các vòng số thứ tự đánh dấu vào

dây, thanh sắt dùng cài các khởi động từ (KĐT), timer, các đầu nối điện …

4. Lắp các bộ phận lên bảng (ván ép dày 10mm, hoặc phíp hoặc bảng sắt-đặt

bảng ở vị trí nằm ngang khi lắp ráp).

5. Sau khi lắp xong, thử độ an toàn cách điện của bảng tủ với các cơ phận lắp trên

bảng (nếu bảng tủ là bằng sắt thử trước bằng điện lưới nối tiếp với 1 bóng đèn

tròn khoảng 100W hoặc đồng hồ VOM) xem sự hoạt động của các cơ phận có

đúng với quy trình thiết kế hay không và khắc phục các chỗ sai (nếu có).

6. Thử lại một lần với tải nhỏ, sau đó ráp bảng các bộ phận vào tủ.

7. Làm khung cho tủ, lắp đặt tủ vào vị trí, đi dây điện từ các động cơ, dây điện

lưới vào tủ.

8. Thử lại phần dây nối đất xem có an toàn về điện chưa (dây nối đất của cánh

cửa tủ và thân tủ phải là loại đồng, dây dẹt, đan lưới, mềm, khó đứt).