Giáo trình Điều khiển thiết bị - Bài 2: Điều khiển thiết bị điện

Điều khiển thiết bị
BÀI 2
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN
I.
Mục đích yêu cầu
-Trong dân dụng và cơng nghiệp việc sử dụng thiết bị điện rất phổ biến, sinh viên cần 
nắm được cách lắp đặt và điều khiển thiết bị điện.
-Sinh viên hiểu được về mặt kỹ thuật các thiết bị điều khiển và động cơ điện.
Phần lý thuyết
1.1. Các thiết bị điều khiển
1.1.1. Cơng tắc tơ.
-Cơng tắc tơ là khí cụ điều khiển từ xa dùng để đĩng cắt các mạch động lực ở lưới 
điện hạ áp và dịng điện tới vài trăm, vài nghìn ampe
.
Phần chính của một cơng tắc tơ là cuộn hút điện từ K và hệ thống các tiếp 
điểm. Khi cuộn K khơng cĩ điện, lị xo Lx kéo cần C mở tiếp điểm động lực chính 
a,b,c và tiếp điểm điều khiển 1, đồng thời đĩng tiếp điểm điều khiển 2. Khi cấp điện 
cho cuộn K thì tiếp điểm a, b, c, 1 đĩng và tiếp điểm 2 mở.
Tùy theo mục đích sử dụng các tiếp điểm được nối vào mạch lực hay mạch 
điều khiển một cách tích hợp.
Cơng tắt tơ cĩ dịng lớn cần phải dập hồ quang khi đĩng cắt, nhất là khi cắt 
dịng điện khơng cắt ngay và khi cháy lâu sẽ làm hỏng các tiếp điểm. Yêu cầu phải 
làm tắt hồ quang, hạn chế phạm vi cháy của hồ quang.
Trong các cơng tắt tơ cĩ bộ dập hồ quang dùng các biện pháp sau:
-Kéo dài hồ quang bằng cơ khi
-Tăng tốc chuyển động của tiếp điểm động.
-Dùng cuộn dây thổi từ và buồn dập hồ quang.
-Dùng tiếp điểm cầu.
1.1.2. Khởi động từ.
Khởi động từ là một khí cụ kết hợp giữa cơng tắc tơ và rơ le nhiệt để điều 
khiển động cơ và bảo vệ động cơ khỏi quá tải.
Thực tập kỹ thuật Trang 10
a b c 1 2
K
F
e c
Lx
Nguyên lý cấu tạo của một cơng tắc tơ
Điều khiển thiết bị
Khởi động từ đơn gồm một cơng tắt tơ kết hợp với hai rơle nhiệt dùng để điều 
khiển động cơ xoay chiều 3 pha quay một chiều.
Khởi động từ kép gồm hai cơng tắt tơ kết hợp với hai rơle nhiệt dùng để điều 
khiển động cơ xoay chiều 3 pha quay hai chiều. Hai cơng tắt tơ dùng để đảo chiều 
động cơ khơng được hút đồng thời vì sẽ gây chập mạch giữa các pha. Để tránh hai 
cơng tắt tơ cùng hút, người ta dùng mạch khoa chéo về điện.
1.1.3. Áptơmát.
Áptơmát là khí cụ điện đĩng mạch bằng tay và cắt mạch tự động khi cĩ sự cố 
như: ngắn mạch, quá dịng, quá áp, sụt áp,.
Kết cấu áptơmát rất đa dạng và được chia theo chức năng bảo vệ: áptơmát dịng 
điện cực đại, áptơmát dịng điện cực tiểu, áptơmát điện áp thấp, áptơmát cơng suất 
ngược.
Với Áptơmát bảo vệ điện áp thấp thì sau khi đĩng Áptơmát bằng tay, cuộn hút 
1 cĩ đủ điện áp sẽ hút nắp từ 2 để chốt cầu dao 4 và dầu địn 6 hút với nhau, giữ các 
tiếp điểm nối liền mạch.
Khi điện áp giảm hơn chỉ định, cuộn 1 khơng đủ điện áp sẽ cĩ lực từ yếu và lo xo 3 
kéo nắp từ 2 lên, nhả chốt cắt mạch.
1.1.4. Cơng tắc.
Cơng tắc là loại khí cụ đĩng ngắt dịng điện bằng tay kiểu hộp, dùng để đĩng 
ngắt mạch điện cĩ cơng suất bé, cĩ điện áp một chiều đến 440V và dịng xoay chiều 
500V.
Thực tập kỹ thuật Trang 11
a b c
3
1
2
4
6
H2.1. Áptơmát điện áp thấp.
Điều khiển thiết bị
Cơng tắc hộp thường dùng làm cầu dao tổng cho các máy cơng cụ, đĩng mở 
trực tiếp cho các động cơ điện cơng suất bé. Cĩ khi dùng để đổi chiều quay động cơ 
điện hoặc đổi cách đấu cuộn dây Stato động cơ từ sao sang tam giác.
Ký hiệu tiếp điểm cơng tắc trên sơ đồ điện
Cơng tắc hộp làm việc chắc chắn hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn vì 
thao tác nhanh và dứt khốt hơn cầu dao.
1.1.5. Nút ấn.
Nút ấn cịn gọi là nút điều khiển, là loại khí cụ điện dùng để đĩng ngắt từ xa 
các thiết bị điện khác nhau, các dụng cụ báo hiệuNút ấn thơng dụng để khởi động, 
dừng và đảo chiều quay động cơ bằng cách đĩng và ngắt các mạch cuộn dây hút của 
cơng tắc tơ, khởi động từ, mắc ở mạch động lực động cơ. Chúng thường được đặt trên 
bảng điều khiển, ở tụ điện, trên hộp nút nhấn.
Cấu tạo nút ấn
1.1.6. Rơle nhiệt.
Dùng để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi quá tải. Nĩ thường dùng kèm với 
khởi động từ, cơng tắc tơ. Rơle nhiệt khơng tác động tức thời theo trị số dịng điện vì 
nĩ cĩ quán tính nhiệt lớn, phải cĩ thời gian để phát nĩng. Vì vậy, rơle nhiệt khơng 
dùng để bảo vệ ngắn mạch được. Thường, khi dùng rơle nhiệt, người ta dùng chung 
với cầu chì để bảo vệ ngắn mạch.
1.1.7. Rơle dịng điện.
Thực tập kỹ thuật Trang 12
Điều khiển thiết bị
Thường dùng để bảo vệ mạch điện bị quá tải hoặc ngắn mạch và điều khiển sự 
làm việc của động cơ điện. Rơle dịng điện cũng cĩ nhiều loại nhưng ở đây ta xét một 
laọi dùng phổ biến là Rơle quá dịng.
Cấu tạo của Rele dịng điện cực đại
Khi cĩ dịng điện chạy qua cuộn dây sẽ tạo lực hút, Nếu dịng điện chạy cuộn 
dây đạt đến trị số đủ lớn, lực điện thắng lực của lo so làm mở tiếp điểm.
1.2. Sơ đồ mắt động cơ điện
1.2.1. Động cơ điện một pha.
Khi chuyển động cơ 3 pha sang động cơ một pha mà vẫn giữa nguyên cuộn 
dây như cũ thì cơng suất động cơ giảm 30%.
-Sơ đồ mạch.
.
A2
A1
C1
A1
.
B1
.
A1
Uf
C1
.
B1C2
C2
.
B2
.
B2 B1
Uf
C2
C1
B2
A2A2
Uf
-Sơ đồ đấu dây.
Thực tập kỹ thuật Trang 13
Điều khiển thiết bị
Hình 1.5.4
.
C
.
Hình 1.5.3
UiUi.
C
Ui .
C
Hình 1.5.1
C
Hình 1.5.2
Ui
Hình 1.5.1,2 áp dụng cho động cơ đã nối sao hoặc tam giác bênh trong.
Hình 1.5.3,4 dùng cho động cơ cĩ 6 đầu dây đưa ra ngồi.
1.2.2. Động cơ điện ba pha.
-Mắc động cơ ba pha vào lưới điện xoay chiều.
Mắc tam giác.
Mắc hình sao.
Thực tập kỹ thuật Trang 14
Z
C
+ +
X
+
Y
A B
A B C
Z X Y
Z
C
+ +
X
+
Y
A B
A B C
Z X Y
Điều khiển thiết bị
2.2.3. Các mạch điện điều khiển động cơ điện thường gặp.
-Sơ đồ điều khiển động cơ lồng sĩc mở máy.
P2P1
1
2
K
K
M~3
MOTOR AC
RN1 RN2
K
Nd
F
U
S
E
1
2
NC
K
P3
K
1
2
Khi mở máy: ấn nút Nd, lúc này cuộn dây K của khởi động từ cĩ điện, sẽ hút 
tất cả các tiếp điểm thường hở K, điện đi vào động cơ và động cơ quay theo chiều cố 
định. Tiếp điểm phu thường mở K mắc song song nút ấn thường mở Nd sẽ duy trì khi 
bỏ tay ra khỏi nút Nd.
Muốn dừng động cơ, ta ấn nút cắt Nc (nút ấn thường đĩng) cuộn K mất điện, 
nhả tất cả các tiếp điểm K, động cơ mất điện từ từ dừng lại.
Cầu chi để bảo vệ ngấn mạch. Hai Rơle nhiệt RN1, RN2 cĩ tiếp điểm thường 
đĩng mắc trên mạch điều khiển để bảo vệ động cơ khỏi bị quá tải. Lúc động cơ quá 
tải, rơle nhiệt tác động, các tiếp điểm thường đĩng của nĩ mở ra, làm cuộn dây K mất 
điện.
-Sơ đồ đảo chiều động cơ 3 pha.
Đây là sơ đồ điều khiển đảo chiều động cơ dùng hai cơng tắc tơ KN và KT.
Khi ta ấn nút up thì cuộn dây T được cấp điện, làm cho các tiếp điểm thường 
hở KT được đĩng thì động cơ hoạt động, đồng thời tự duy trì bằng tiếp điểm KT1 
song song UP. Nhưng tiếp điểm thường đĩng KT2 thì bị hở ra làm cho nút dow khơng 
cĩ tác dụng. Muốn đảo chiều động cơ ta nhấn nút STOP để dừng động cơ. Sau đĩ ta 
ấn nút dow thì cuộn dây N được cấp điện, làm cho các tiếp điểm thường hở KN được 
đĩng làm cho hai pha P1, P2 đảo nhau nên ì động cơ hoạt động theo chiều ngược lại.
Thực tập kỹ thuật Trang 15
1
2
UP
KN
P2
M~3
MOTOR AC
KN2
STOP
KT
T
1
2
DOW
F
U
S
E
1
2
N
KT
KT1
KN1
KN
P1
KT
KN
P3
KT2
1
4
2
5
3
6
H1.5.5. Sơ đồ đấu dây đảo chiều động cơ 3 pha, 
Điều khiển thiết bị
Thực tập kỹ thuật Trang 16
KN1
KN2
P1
P3
KT3
FUSE
12
P2
KT1
UP
KN3
15
26
37
48
T
KN4
DOW
STOP
KT4
M ~3
MOTOR AC
KT2
12
N
12
L
H1.5.6. Sơ đồ đấu dây dảo chiều động cơ 3 pha, cuộn 
Điều khiển thiết bị
-Sơ đồ đảo chiều động cơ 1 pha.
-Điều chỉnh động 
cơ điện khơng đồng bộ.
Tốc độ động cơ điện khơng đồng bộ được tính theo cơng thức
( ) =−= pvP
fsnn 6011 
Nhìn biẻu thức trên ta thấy: với động cơ điện khơng đồng bộ rơto lồng sĩc cĩ thể 
điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số f của dịng điện stato, bằng cách thay 
đổi số cặp cực P của từ trường, bằng cách thay đổi điện áp.
I. P
hần thực hành
-Sinh viên lắp mạch: 
+ Mạch điện mở máy động cơ 3 pha.
+ Mạch điều khiển động cơ điện 3 pha quay 2 chiều.
+ Mạch đổi chiều quay động cơ một pha.
+ Mạch điều khiển động cơ hai cấp tốc độ.
-Kiểm tra mạch dấu nối.
-Cấp nguồn cho mạch.
II. Đ
ánh giá
-Động cơ chạy đúng theo yêu cầu.
-Đấu nối phải chắc 
-Chạy dây đấu nối phải cĩ thẩm mỹ.
Thực tập kỹ thuật Trang 17
KN1
KT3
KN3
13
24 C
STOP
N
T
UP
KN3
12
DOW
KT3
FUSE
12
P
Sơ đồ đấu dây đảo chiều động cơ 1 pha
KT1
M ~1
MOTOR AC
KT2
KN2
N