Luận văn Thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển

Luận văn Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -1- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Chương I: Giới thiệu chung một số khí cụ điện sử dụng trong mạch 1.1. Các phần tử bảo vệ 1.1.1 Cầu chảy Cầu chảy là một loại khí cụ dùng để bảo vệ cho thiết bị điện và tránh lưới điện khỏi dòng điện ngắn mạch (hay còn gọi là đoản mạch, chập mạch). Bộ phận cơ bản của cầu chảy là dây chảy. Dây chảy thường làm bằng các chất có nhiệt độ nóng chảy thấp. Với những dây chảy trong mạch có dòng điện làm việc lớn, có thể làm bằng các chất có nhiệt độ nóng chảy cao nhưng tiết diện nhỏ thích hợp. Dây chảy thường là những dây chì tiết diện tròn hoặc bằng các lá chì, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhôm hay đồng được dập, cắt theo các hình dạng như hình 5.1. Dây chảy được kẹp chặt bằng vít vào đế cầu chảy, có nắp cách điện để tránh hồ quang bắn tung tóe ra xung quanh khi dây chảy đứt. Hình 1 - Một số hình dạng Hình 2 - Đặc tính A-s của dây chảy dây chảy lá. Đặc tính cơ bản của dây chảy là đặc tính thời gian - dòng điện A-s như đường 1 hình 2. Dòng điện qua dây chảy càng lớn, thời gian chảy đứt càng nhỏ. Để bảo vệ được đối tượng cần bảo vệ với một dòng điện nào đó trong mạch, dây chảy phải đứt trước khi đối tượng bị phá huỷ. Do đó, đường đặc tính A - s của dây chảy phải nằm dưới đặc tính của đối tượng cần bảo vệ (đường 2). Thực tế thì dây chảy thường có đặc tính như đường 3. Như vậy trong miền quá tải lớn, đường 3 thấp hơn đường 2 thì cầu chảy bảo vệ được đối tượng. Ngược lại trong miền quá tải nhỏ, cầu chảy không bảo vệ được đối tượng, trường hợp này dòng quá tải nhỏ, sự phát nóng của dây chảy tỏa ra môi trường là chủ yếu nên không đủ làm chảy dây. Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -2- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Trị số dòng điện mà dây chảy đứt được gọi là dòng điện giới hạn. Rõ ràng cần có Igh> Iđmđể dây chảy không bị đứt khi làm việc với dòng điện định mức. 1.1.2 Rơle nhiệt Rơle nhiệt là phần tử dùng để bảo vệ các thiết bị điện (động cơ) khỏi bị quá tải. Rơle nhiệt có dòng điện làm việc tới vài trăm Ampe, ở lưới điện một chiều tới 440V và xoay chiều tới 500V, tần số 50Hz. Nguyên lý, cấu tạo của rơle nhiệt : Hình 3 Cấu tạo của rơle nhiệt Cấu tạo Gồm các bộ phận sau : + Thanh lưỡng kim gồm hai lá kim loại có hệ số dãn nở vì nhiệt khác nhau được gắn chặt và ép sát vào nhau. + Dây đốt nóng làm nhiệm vụ tăng cường nhiệt độ cho thanh lưỡng kim. + Cơ cấu đóng ngắt nhận năng lượng trực tiếp từ sự co dãn của thanh lưỡng kim để đóng ngắt tiếp điểm. Mạch lực cần bảo vệ quá tải được mắc nối tiếp với phần tử đốt nóng 1. Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -3- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Khi có dòng điện phụ tải chảy qua, phần tử đốt nóng 1 sẽ nóng lên và tỏa nhiệt ra xung quanh. Băng kép 2 khi bị đốt nóng sẽ cong lên trên, rời khỏi đầu trên của đòn xoay 3. Lò xo 6 sẽ kéo đòn xoay 3 ngược chiều kim đồng hồ. Đầu dưới đòn xoay 3 sẽ quay sang phải và kéo theo thanh cách điện 7. Tiếp điểm thường đóng 4 mở ra, cắt mạch điều khiển đối tượng cần bảo vệ. Khi sự cố quá tải đã được giải quyết, băng kép 2 nguội và cong xuống nhưng chỉ tỳ lên đầu trên của đòn xoay 3 nên tiếp điểm 4 không thể tự đóng lại được. Muốn rơle hoàn toàn trở về trạng thái ban đầu để tiếp tục nhiệm vụ bảo vệ quá tải, phải ấn nút hồi phục 5 để đẩy đòn xoay 3 quay thuận chiều kim đồng hồ và đầu tự do của băng kép sẽ tụt xuống giữ đòn xoay 3 ở vị trí đóng tiếp điểm 4. Hình 4 - Ký hiệu của rơle nhiệt. a) Phần tử đốt nóng; b) tiếp điểm thường đóng có nút hồi phục Hình 5- Đặc tính thời gian dòng điện Đặc tính thời gian - dòng điện (A-s): Dòng điện quá tải càng lớn thì thời gian tác động của rơle nhiệt càng ngắn. Trong thực tế sử dụng, dòng điện định mức của rơle nhiệt thường được chọn bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần được bảo vệ quá tải, sau đó chỉnh định giá trị của dòng điện tác động là: Itđ = (1,2 ÷ 1,3)Iđm Tác động của rơle nhiệt bị ảnh hưởng của môi trường xung quanh, khi nhiệt độ môi trường xung quanh tăng, rơle nhiệt sẽ tác động sớm hơn nghĩa là dòng điện tác động bị giảm. Khi đó cần phải hiệu chỉnh lại Itđ. 1.1.3 Áptômat Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -4- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Áptômat là khí cụ điện đóng mạch bằng tay và cắt mạch tự động khi có sự cố như: Quá tải, ngắn mạch, sụt áp... Đôi khi trong kỹ thuật cũng sử dụng áptômat để đóng cắt không thường xuyên các mạch điện làm việc ở chế độ bình thường. Kết cấu các áptômat rất đa dạng và được chia theo chức năng bảo vệ: áptômat dòng điện cực đại, áptômat dòng điện cực tiểu, áptômat điện áp thấp, áptômat công suất ngược... Hình 6 trình bày nguyên lý làm việc của một áptômat dòng điện cực đại. Áptômat dòng điện cực đại được dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải và khi ngắn mạch. Hình 6 - Aptômát dòng điện cực đại. Hình 7- Ký hiệu của aptômát trên sơ đồ điện. Sau khi đóng áptômat bằng tay, áptômat cấp điện cho mạch cần được bảo vệ. Lúc này mấu của các chốt ở đầu cần 4 và đòn 5 móc vào nhau để giữ tiếp điểm động tỳ vào tiếp điểm tĩnh. Khi dòng điện vượt quá chỉ số chỉnh định của áptômat qua lực căng của lò xo 3, cuộn điện từ 1 nối tiếp với mạch lực sẽ đủ lực, thắng lực cản của lò xo 3 và hút nắp từ động 2, làm cần 4 quay nhả móc chốt. Lò xo 6 kéo rời tiếp điểm động ra khỏi tiếp điểm tĩnh để cắt mạch. Chỉnh định dòng điện cực đại có thể bằng nhiều cách, chẳng hạn qua chỉnh lực căng lò xo 3 tăng theo dòng điện cực đại mà áptômat phải cắt. 1.2 Các phần tử điều khiển Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -5- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN 1.2.1 Công tắc Công tắc là khí cụ đóng - cắt bằng tay hoặc bằng tác động cơ khí ở lưới điện hạ áp.Công tắc có loại thường hở hoặc thường kín, có loại dùng để đóng cắt trực tiếp mạch chiếu sáng hay mạch động lực có công suất nhỏ, có loại chỉ dùng trong mạch điều khiển. Hình dáng, cấu tạo của công tắc rất đa dạng song về nguyên lý đều có các tiếp điểm động và tĩnh mà ở vị trí này của công tắc thì tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh, còn ở vị trí khác thì tiếp điểm động rời khỏi tiếp điểm tĩnh. Do vậy, mạch điện được nối thông hoặc bị cắt tuỳ theo vị trí của công tắc. Số các tiếp điểm của các loại công tắc cũng nhiều ít khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng. Việc đóng cắt các tiếp điểm cũng có thể theo các nguyên tắc cơ khí khác nhau: có loại lẫy, có loại xoay.. Hình 8 - Ký hiệu tiếp điểm công tắc trên sơ đồ điện. a) Tiếp điểm công tắc; b) Tiếp điểm công tắc hành trình. Công tắc hành trình được lắp đặt tại một vị trí trên hành trình nào đó trong một hệ TĐĐ để đóng, cắt mạch điều khiển. Nó được dùng để điều khiển TĐĐ theo vị trí hoặc để bảo vệ, đảm bảo an toàn cho một chuyển động ở cuối hành trình. 1.2.2 Nút ấn Nút ấn (hay nút bấm, nút điều khiển) dùng để đóng-cắt mạch ở lưới điện hạ áp. Nút ấn thường được dùng để điều khiển các rơle, côngtắctơ, chuyển đổi mạch tín hiệu, bảo vệ... Sử dụng phổ biến nhất là dùng nút ấn trong mạch điều khiển động cơ để mở máy, dừng và đảo chiều quay. Hình 9 trình bày kết cấu 1 số nút ấn và kí hiệu của chúng trên bản vẽ điện. Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -6- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Hình 9 a) Nguyên lý cấu tạo của nút ấn thường đóng, thường mở, và kết hợp; b) Ký hiệu nút ấn thường mở, thường đóng. Một số loại nút ấn thường đóng dùng trong mạch bảo vệ hoặc mạch dừng còn có chốt khóa. Khi bị ấn, nút tự giữ trạng thái bị ấn. Muốn xóa trạng thái này, phải xoay nút đi một góc nào đó. 1.2.3 Cầu dao Cầu dao là khí cụ đóng-cắt mạch điện bằng tay ở lưới điện hạ áp. Cầu dao là khí cụ điện phổ biến trong dân dụng và trong công nghiệp và được dùng ở mạch công suất nhỏ với số lần đóng cắt rất nhỏ. Khi ngắt cầu dao, thường xảy ra hồ quang mạnh. Để dập tắt hồ quang nhanh, cần phải kéo lưỡi dao ra khỏi kẹp nhanh. Tốc độ kéo tay không thể nhanh được nên người ta làm thêm lưỡi dao phụ như hình ... Lưỡi dao phụ 3 cùng lưỡi dao chính 1 kẹp trong kẹp 2 lúc đầu dẫn điện. Khi ngắt, tay kéo lưỡi dao chính 1 ra trước còn lưỡi dao phụ 3 vẫn bị kẹp lại trong kẹp 2. Lò xo 4 bị kéo căng và tới một mức nào đó sẽ bật nhanh, kéo lưỡi dao phụ 3 ra khỏi kẹp 2. Do vậy, hồ quang sẽ bị kéo dài nhanh và bị dập tắt trong thời gian ngắn. Cầu dao có thể là một cực, hai cực hoặc ba, bốn cực và có thể đóng chỉ về một ngả hoặc đóng về hai ngả. Ký hiệu các cầu dao như trên hình vẽ... Cầu dao được phân loại theo điện áp (250V, 500V,..), theo dòng điện (5A, 10A,..) và có loại hở, có loại có hộp bảo vệ. Cầu dao thường dùng kết hợp với cầu chảy để bảo vệ khỏi ngắn mạch. Hình 10 - Cầu dao 2 cực Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -7- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Hình 11 - Cầu dao có lưỡi dao phụ. Hình 13 Ký hiệu cầu dao trên sơ đồ điện. 1.2.5 Công tắc tơ Công tắc tơ là khí cụ điện điều khiển từ xa dùng để đóng-cắt các mạch điện động lực ở điện áp tới 500V và các dòng điện tới vài trăm, vài nghìn ampe. Tuỳ theo dòng điện sử dụng, côngtắctơ chia ra loại một chiều và loại xoay chiều. Cấu tạo Công tắc tơ điện từ có các bộ phận chính như sau: Hệ thống tiếp điểm chính. Hệ thống dập hồ quang. Cơ cấu điện từ. Hệ thống tiếp điểm phụ. Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -8- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Nguyên lý hoạt động Hình 15 Cấu tạo Công tắc tơ Khi cuộn hút của công tắc tơ chưa được cấp điện, lò xo 5 đẩy lõi thép động số (4) tách ra khỏi lõi thép tĩnh. Các cặp tiếp điểm chính (1) và tiếp điểm phụ (3) ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm phụ ở trạng thái đóng. Vì vậy tiếp điểm (1) và (3) gọi là tiếp điểm thường mở. Khi cấp điện cho cuộn hút, trong cuộn hút sẽ có dòng điện chạy qua. Dòng điện này sẽ sinh ra từ thông móc vòng qua cả hai lõi thép và khép làm kín mạch từ. Chiều và trị số của từ thông sẽ biến thiên theo chiều và trị số của dòng điện sinh ra nó, nhưng xét tại một thời điểm nhất đinhj thì từ thông đi qua bề mặt tiếp xúc của hai lõi thép là cùng chiều nên sẽ tạo thành ở 2 bề mặt này hai cực N –S trái dấu nhau. Kết quả là lõi thép sẽ bị hút về phía lõi thép tĩnh, kéo theo tay đòn (2) làm cho các tiếp điểm chính (1) và tiếp điểm phụ (3) đóng lại, tiếp điểm phụ (2) mở ra. Khi cắt điện vào cuộn hút, lò xo hồi vị đẩy lõi thép động (4) về trở lại vị trí ban đầu. 1.2.6 Rơle Rơle là loại khí cụ điện tự động dùng để đóng-cắt mạch điều khiển, hoặc mạch bảo vệ, để liên kết giữa các khối điều khiển khác nhau, thực hiện các thao tác logic theo một quá trình công nghệ. Rơle có rất nhiều loại với các nguyên lý làm việc và chức năng khác nhau. Các rơle được phân loại theo nhiều cách sau: Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -9- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Theo nguyên lý làm việc có: rơle điện từ, rơle từ điện, rơle điện động, rơle cảm ứng, Rơle nhiệt, rơle quang, rơle điện tử... - Theo đại lượng điện đầu vào có: rơle dòng điện, rơle điện áp, rơle công suất, rơle tổng trở, rơle tần số, rơle lệch pha... - Theo dòng điện có: rơle một chiều, rơle xoay chiều. - Theo nguyên lý tác động của cơ cấu chấp hành có: rơle tiếp điểm và rơle không tiếp điểm. - Theo trị số và chiều đại lượng đầu vào có: rơle cực đại, rơle cực tiểu, rơle sai lệch, rơle hướng... - Theo cách mắc cơ cấu thu (như cuộn hút trong rơle điện từ) vào mạch, rơle được chia ra: rơle sơ cấp (cơ cấu thu nối thẳng vào mạch) và rơle thứ cấp (cơ cấu thu nối vào mạch qua biến áp, biến dòng hay điện trở). 1.2.7 Rơle điện từ Rơle điện từ là loại rơle đơn giản nhất và dùng rộng rãi nhất. Rơle làm việc dựa trên nguyên lý điện từ và về kết cấu, nó tương tự như côngtắctơ nhưng chỉ đóng-cắt mạch điện điều khiển, không trực tiếp dùng trong mạch lực. Hình 15a trình bày nguyên lý kết cấu một rơle điện từ một chiều kiểu bản lề. Cuộn nam châm điện 1 quấn quanh lõi sắt 2. Hai đầu dây cuộn 1 nối ra 2 chấu cắm 8. Nắp từ động 3 được lò xo 4 kéo bật lên để tiếp điểm động 5 (tiếp điểm chung COM) tỳ vào tiếp điểm tĩnh 6 thành tiếp điểm thường kín NC, còn tiếp điểm tĩnh 7 bị hở mạch (tiếp điểm thường mở NO). Khi cuộn điện từ được cấp điện, nó sẽ hút nắp từ động và tiếp điểm NO được nối với tiếp điểm COM, tiếp điểm NC bị ngắt khỏi tiếp điểm COM. Hình 15 - Nguyên lý kết cấu của rơle điện từ. Hình 15b là nguyên lý làm việc của một rơle điện từ dạng piston với tiếp điểm độngmdạng bắc cầu 2. Cuộn hút rơle 1 là xoay chiều. Qua cách làm việc của rơle điện từ, ta có thể thấy một rơle có 3 phần chính: cơ cấu thu, cơ cấu trung gian và cơ cấu chấp hành. Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -10- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN - Cuộn hút điện từ là cơ cấu thu vì nó tiếp nhận tín hiệu đầu vào (dòng điện, điện áp) và khi đạt một giá trị xác định nào đó thì rơle tác động. - Mạch từ là cơ cấu trung gian vì nó giúp tạo lực hút của cuộn nam châm (cuộn điện từ). Khi cuộn dây này có điện và so sánh với lực đặt trước bởi lò xo phản hồi để hút và truyền kết quả tác động tới cơ cấu chấp hành. - Hệ thống tiếp điểm là cơ cấu chấp hành vì nó truyền tín hiệu cho mạch điều khiển. Quan hệ giữa đầu vào và đầu ra: Khi tín hiệu đầu vào là X (điện áp, dòng điện) đạt tới một giá trị tác động X = X2 = Xtđ (tác động ≡ hút) thì rơle hút vì lực điện từ thắng lực lò xo và đại lượng đầu ra y (điện áp, dòng điện tăng đột biến từ Y1 lên Y2 do tiếp điểm cơ cấu chấp hành đóng. Sau đó, có tăng lượng vào X > X2 thì Y2 vẫn giữ nguyên. Khi giảm tín hiệu vào đến X = Xtđ thì rơle vẫn hút do lực từ vẫn lớn hơn lực lò xo. Tới một giá trị X1 = Xnhả < Xtđ thì lực lò xo phản hồi thắng lực hút điện từ, cuộn hút rơle nhả, mở tiếp điểm để cẳt mạch. Tín hiệu ra giảm từ Y2 về Y1. Sau đó X tiếp tục giảm X < X1 thì Y vẫn giữ giá trị không đổi là Y1. Hình 16 - Đặc tính quan hệ vào-ra của rơle. Tỷ số giữa công suất điều khiển Pđk của rơle (công suất của mạch mà tiếp điểm rơle đóng-cắt) và công suất tác động Ptđ (công suất cần cấp cho cuộn điện từ để nó hút) gọi là hệ số điều khiển (hay hệ số khuếch đại). Hệ số kđk càng lớn thì rơle càng nhạy. Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -11- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Tùy theo thời gian tác động ttđ (còn gọi là thời gian trễ) mà rơle được chia ra: - Rơle không quán tính: ttđ < 1ms - Rơle tác động nhanh: ttđ ~ (1 ÷100)ms - Rơle thời gian:ttđ > 100ms 1.2.8 Rơle trung gian Nhiệm vụ chính của rơle trung gian là khuếch đại các tín hiệu điều khiển. Nó thường nằm ở vị trí giữa hai rơle khác nhau. Rơle trung gian thường là rơle điện từ. Nguyên lý làm việc của rơle trung gian tương tự như rơle điện từ nhưng không có sự điều chỉnh điện áp tác động. Rơle trung gian phải tác động tốt khi được đặt vào điện áp định mức trong phạm vi sai lệch ∆U = ±15%Uđm. Hình 17 - Dạng chung của một kiểu rơle trung gian Số lượng tiếp điểm (tiếp điểm thường đóng, tiếp điểm thường mở, tiếp điểm chuyển đổi có cực động chung) của rơle trung gian thường nhiều hơn các loại rơle khác. Rơle trung gian có sự phân cách về điện tốt giữa mạch cuộn hút và mạch tiếp điểm. 1.2.9 Rơle thời gian (TR – Timer relay) Rơle thời gian được dùng nhiều trong các mạch tự động điều khiển. Nó có tác dung làm trễ quá trình đóng, mở các tiếp điểm sau một thời gian chỉ định nào đó. Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -12- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Thông thường rơle thời gian không tác động trực tiếp trên mạch động lực mà nó tác động gián tiếp qua mạch điều khiển. Vì vậy, dòng điện định mức của các tiếp điểm trên rơle thời gian không lớn, chỉ cỡ vài ampe. Bộ phận chính của rơle thời gian là cơ cấu tác động trễ và hệ thống tiếp điểm. Theo thời điểm trễ thì có 3 loại sau : + Trễ vào thời điểm cuộn hút được đóng điện (ON DELAY). Loại này chỉ có tiếp điểm thường đóng, mở chậm (TS11) hoặc thường mở, đóng chậm (TS12). + Trễ vào thời điểm cuộn hút được mất điện (OFF DELAY). Loại này chỉ có tiếp điểm thường đóng, đóng chậm (TS21) hoặc thường mở, đóng chậm (TS22). + Trễ vào thời điểm cuộn hút được đóng điện (ON/OFF DELAY). Loại này chỉ có tiếp điểm thường đóng, mở đóng chậm (TS31) hoặc thường mở, đóng mở chậm (TS32). Ngoài ra trên rơle thời gian còn bố trí các thêm các tiếp điểm tác động tức thời thường đóng và thường mở. Theo cơ cấu tác động trễ thì có 4 loại sau : + Rơle thời gian kiểu con lắc. + Rơle thời gian kiểu khí nén. + Rơle thời gian kiểu điện từ. + Rơle thời gian kiểu điện tử. Cấu tạo Theo như hình cấu tạo của rơle điện tử sau : Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -13- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Nguyên lý hoạt động Các rơle điện tử thông thường hoạt động dựa trên cơ sở mạch “RC” như hình sau :Khi K2 đang ở trạng thái ngắt, đóng K1, tụ điện C được nạp cho đến khi bằng điện áp nguồn EC thì qua trình nạp kết thúc. Hằng số τ = RC sẽ quyết địh thời gian nạp của tụ điện. Sau đó, nếu ta ngắt K1 và đóng K2 thì tụ C sẽ phóng điện qua R1. Nguyên lý hoạt động của rơle ON DELAY Khi khóa SW chưa đóng, rơle chưa có điện và T1 mở, T2 đóng lại. Khóa SW đóng, rơle sẽ tác động khi Tụ C được nạp đầy. Khi đó, T1 chuyển sang đóng và T2 mở ra. Tụ C phóng điện qua R, do lúc này công tắc 2 vị trí đã chuyển lên trên nên trạng thái của các tiếp điểm được duy trì. Ngắt khóa SW, rơle ngưng hoạt động và hệ thống trở lại trạng thái ban đầu. Như vậy, T1 và T2 đều tác động trễ ở thời điểm khóa SW đóng. Tương ứng T1 là tiếp điểm thường mở, đóng chậm và T2 là tiếp điểm thường đóng, mở chậm. o Nguyên lý hoạt động của rơle OFF DELAY Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -14- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Khi khóa SW chưa đóng, rơle chưa có điện và T1 mở, T2 đóng lại. Khóa SW đóng, rơle sẽ tác động. Khi đó, T1 chuyển sang đóng và T2 mở ra. Bây giờ ngắt khóa SW, tụ C phóng điện qua RL và duy trì trạng thái hiện tại của các tiếp điểm thêm một thời gian nữa. Cho đến khi điện áp trên tụ C nhỏ hơn điện áp định mức của rơle thì rơle ngừng hoạt động và hệ thống trở lại trạng thái ban đầu. Như vậy, T1 và T2 đều tác động trễ ở thời điểm khóa SW mở. Tương ứng T1 là tiếp điểm thường mở, mở chậm và T2 là tiếp điểm thường đóng, đóng chậm. Đặc tính của rơle OFF DELAY Bộ dây dẫn Nên hiểu rõ các thông số ghi trên dây điện như tiết diện, lõi đồng, số sợi đồng, điện áp, dòng điện... để tính toán và lựa chọn dòng điện phụ tải chính xác để chọn dây dẫn thích hợp. Nếu chọn dây dẫn có dòng điện nhỏ hơn dòng điện phụ tải sẽ gây cháy nổ, chập mạch... Ngược lại sẽ gây lãng phí. Để kiểm tra chất lượng của dây dẫn thì đếm số sợi của lõi có chính xác như đã ghi ở bên ngoài vỏ của dây điện hay không. Nếu số sợi đếm được không đủ so với số sợi đã ghi bên ngoài thì dây dẫn không đảm bảo độ an toàn. Dây đồng bên trong chất lượng tốt thì có màu vàng đỏ, bóng và mềm. Ngược lại, nếu dây đồng kém chất lượng thì có màu vàng đen và dễ gãy khi bị uốn cong. Kiểm tra lớp vỏ nhựa bên ngoài, nếu nhựa tốt thì rất mềm mại khi uốn cong, ngược lại nếu nhựa có chất lượng kém thì sẽ giòn và cứng. Tốt nhất nên chọn mua dây dẫn điện của những nhà sản xuất có uy tín. Thường đóng, đóng chậm Cuộn dây Thường mở, mở chậm Thường đóng phụ Thường mở phụ Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -15- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Chương II GIỚI THIỆU MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN 2.2 MẠCH KHỞI ĐỘNG SAO – TAM GIÁC (Y/∆) 2.2.1 Giới thiệu về phương pháp khởi động động cơ đổi nối sao – tam giác Khởi động - sao tam giác là một trong các biện pháp khởi động của động cơ có công suất trung bình và lớn. Khi khởi động, động cơ được nối sao, lúc này điện áp trên mỗi cuộn dây chỉ là U pha (220V với lưới điện hạ áp của Việt nam). Sau một khoảng thời gian thì chuyển sang đấu tam giác, lúc này điện áp trên các cuộn dây là U dây. Bằng cách này giúp cho dòng khởi động nhỏ xuống, nhưng có nhược điểm là moment khởi động cũng giảm theo. Thiết bị sử dụng cũng đơn giản. Đối với động cơ nhỏ tới 7.5KW thì khởi động trực tiếp. Đối với động cơ từ 11KW tới 45KW thì khởi động sao - tam giác (Y/∆) và thường là các loại động cơ không đồng bộ ba pha như động cơ rotor dây quấn, động cơ lồng sóc v.v… 2.2.2 Mạch khởi động động cơ và nguyên lý hoạt động a) Mạch động lực b)Mạch điều khiển Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -16- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN c)Nguyên lý hoạt động giai đoạn mở máy bằng tay Đóng áp to mát nguồn, công tắc gạt 1S1 ở vị trí 1, ấn nút 1SH1 , cuộn hút công tắc tơ 1K1, và role thời gian 1T1 có điện, bắt đầu đếm thời gian. Đồng thời tiếp điểm 1K1 đóng lại để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 1K1 bên mạch động lực lại. cũng khi đó cuộn hút công tắc tơ 1K3 có điện đóng tiếp điểm 1K3 bên mạch động lực lại, mở tiếp điểm 1K3 thường đóng ra(phòng hiện tượng 1K2 và 1K3 làm việc đồng thời) động cơ được cấp điện và chạy ở chế độ sao. Sau một khoảng thời gian định trước 1T1 thì role thời gian tác động, tiếp điểm thường đóng mở chậm 1T1 của role thời gian mở ra, tiếp điểm thường mở đóng chậm 1T1 của role thời gian đóng lại, cuộn hút công tắc tơ 1K3 mất điện, mở tiếp điểm 1K3 bên mạch động lực, cùng khi đó cuộn hút công tắc tơ 1K2 có điện đóng tiếp điểm 1K2 bên mạch động lực lại động cơ được cấp điên và chạy ở chế độ tam giác. Giai đoạn tắt máy Ấn nút stop man, cuộn hút công tắc tơ 1K1 và 1K2 và role thời gian 1T1 mất điện. Động cơ ngừng hoạt động. d) Nguyên lý hoạt động giai đoạn mở máy Auto Đóng áp to mát nguồn, công tắc gạt 1S1 ở vị trí 2, cuộn hút công tắc tơ 1K1, và role thời gian 1T1 có điện, bắt đầu đếm thời gian. Đồng thời tiếp điểm 1K1 đóng lại để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 1K1 bên mạch động lực lại. cũng khi đó cuộn hút công tắc tơ 1K3 có điện đóng tiếp điểm 1K3 bên mạch động lực lại, mở tiếp điểm 1K3 thường đóng ra(phòng hiện tượng 1K2 và 1K3 làm việc đồng thời) động cơ được cấp điện và chạy ở chế độ sao. Sau một khoảng thời gian định trước 1T1 thì role thời gian tác động, tiếp điểm thường đóng mở chậm 1T1 của role thời gian mở ra, tiếp điểm thường mở Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -17- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN đóng chậm 1T1 của role thời gian đóng lại, cuộn hút công tắc tơ 1K3 mất điện, mở tiếp điểm 1K3 bên mạch động lực, cùng khi đó cuộn hút công tắc tơ 1K2 có điện đóng tiếp điểm 1K2 bên mạch động lực lại động cơ được cấp điên và chạy ở chế độ tam giác. Giai đoạn tắt máy Gạt công tắc gạt 1S1 ở vị trí 0, cuộn hút công tắc tơ 1K1 và 1K2 và role thời gian 1T1 mất điện. Động cơ ngừng hoạt động. Liên động bảo vệ Bảo vệ quá tải bằng aptomat, bảo vệ ngắn mạch bằng role nhiệt và liên động tại tiếp điểm gửi, bảo vệ điện áp không bằng công tắc tơ. Ư u điểm Ở phương pháp này có công tắc tơ 1K1 nên quá trình chuyển mạch từ sao sang tam giác gần như triệt tiêu hết hiện tượng hồ quang điện xảy ra và khả năng an toàn thiết bị trên mạch điện cao. Động cơ có thể không còn bị giật mạnh khi chuyển mạch do xung lực gây ra. Ở phương pháp này có công tắc tơ 1K1 nên khi động cơ không hoạt động động cơ được cắt điện hoàn toàn nên độ an toàn cao. Khuyết điểm Phương pháp khởi động động cơ đổi nối sao – tam giác dùng 3 contactor và 1 timer có nhược điểm là không sử dụng phổ biến cho điều khiển động cơ với công suất lớn. Vì khi đó, công tắc tơ trong mạch điều khiển phải lớn nên giá thành đắt. Ngoài ra, phương pháp này vận hành phức tạp. Thời điểm bắt đầu khởi động động cơ đến khi chuyển mạch từ sao sang tam giác phải qua nhiều công đoạn nên đòi hỏi các thiết bị luôn hoạt động tốt và độ nhạy cao, chính xác. Mặt khác, người vận hành phải hiểu rõ nguyên lý hoạt động của mạch và nghiên cứu thật kỹ để vận hành theo đúng trình tự của mạch. Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -18- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN 2.3 MẠCH KHỞI ĐỘNG LIÊN ĐỘNG BA ĐỘNG CƠ 2.3.1 Giới thiệu về phương pháp khởi động liên động ba động cơ Khởi động liên động ba động cơ là phương pháp mở máy theo nguyên tắc thời gian dựa trên cơ sở là thông số làm việc của mạch động lực biến đổi theo thời gian. Những tín hiệu điều khiển phát ra theo một quy luật thời gian cần thiết để làm thay đổi trạng thái của hệ thống. Khởi động liên động ba động cơ dành cho các hệ thống cần có sự ràng buộc về thời gian chạy, như hệ băng tải để tránh ùn tắc sản phẩm trên băng chuyền tải. Khởi động liên động ba động cơ có thể được thay thế phần tử tính thời gian để phát tín hiệu cần được chỉnh định dựa theo ngưỡng chuyển đổi của đối tượng. Ví dụ như tốc độ, dòng điện, mômen của mỗi động cơ được tính toán chọn ngưỡng cho thích hợp với từng hệ thống truyền động điện cụ thể. 2.3.2 Mạch khởi động liên động 3 động cơ và nguyên lý hoạt động a) Mạch động lực và điều khiển Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -19- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN M Ạ C H Đ IỀ U K H IỂ N K H Ở I Đ Ộ N G L IÊ N Đ Ộ N G B A Đ Ộ N G C Ơ Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -20- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN b)Nguyên lý hoạt động giai đoạn mở máy bằng tay Đóng áp to mát nguồn, và các áp to mát nhánh 1Q1 2Q1 3Q1 đi vào động cơ, công tắc gạt 1S1 ở vị trí Man local (tay) cuộn dây của công tắt tơ R1 có điện đóng tất cả các tiếp điểm R1 lại hệ thống sẵn sàng làm việc. Ấn nút 1SH2 , cuộn hút công tắc tơ 1K1 có điện, đóng tiếp điểm 1K1 lại để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 1K1 bên mạch động lực lại động cơ 1 chạy, đèn 1SH2 sáng. Ấn nút 2SH2 , cuộn hút công tắc tơ 2K1 có điện, đóng tiếp điểm 2K1 lại để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 2K1 bên mạch động lực lại động cơ 2 chạy, đèn 2SH2 sáng. Ấn nút 3SH2 , cuộn hút công tắc tơ 3K1 có điện, đóng tiếp điểm 3K1 lại để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 3K1 bên mạch động lực lại động cơ 3 chạy, đèn 3SH2 sáng Giai đoạn tắt máy Ấn nút 1SH1, cuộn hút công tắc tơ 1K1 mất điện, động cơ 1 mất điện. Ấn nút 2SH1, cuộn hút công tắc tơ 2K1 mất điện, động cơ 2 mất điện. Ấn nút 3SH1, cuộn hút công tắc tơ 3K1 mất điện, động cơ 3 mất điện. b)Nguyên lý hoạt động giai đoạn mở máy bằng tự động Đóng áp to mát nguồn, và các áp to mát nhánh 1Q1 2Q1 3Q1 đi vào động cơ, công tắc gạt 1S1 ở vị trí Auto local (tự động) role R2 gian có điện đóng tiếp điểm R2 để cấp điện cho cuộn hút công tắc tơ 1K1 , đóng tiếp điểm 1K1 lại để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 1K1 bên mạch động lực lại động cơ 1 chạy, đèn 1SH2 sáng. Cùng lúc đó hai rơ le thời gian T1 và T2 có điện bắt đầu tính thời gian(giả sử T1 nhiều thời gian hơn T2) sau một thời gian T1 tác động, tiếp điểm thường mở đóng chậm T1 của role thời gian đóng lại, cuộn hút công tắc tơ 2K1 có điện, đóng tiếp điểm 2K1 lại để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 2K1 bên mạch động lực lại động cơ 2 chạy, đèn 2SH2 sáng. Sau một thời gian tiếp theo T2 tác động, tiếp điểm thường mở đóng chậm T2 của role thời gian đóng lại, cuộn hút của role R3 có điện đóng tiếp điểm R3 lại cuộn hút công tắc tơ 3K1 có điện, đóng tiếp điểm 3K1 lại để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 3K1 bên mạch động lực lại động cơ 3 chạy, đèn 3SH2 sáng. Giai đoạn tắt máy Gạt công tắc gạt 1S1 ở vị trí 0 cuộn hút công tắc tơ 1K1 mất điện, động cơ 1 mất điện. Hai role T3 và T4 bắt đầu tính thời gian. Các tiếp điểm thường mở mở chậm của role thời gian T3 và T4 vẫn còn đóng để thực hiện duy trì. sau một thời gian T3 tác động, tiếp điểm thường mở mở chậm của role thời gian T3 mở ra, cuộn hút công tắc tơ 2K1 mất điện, động cơ 2 mất điện. sau một thời Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -21- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN gian tiếp theo T4 tác động, tiếp điểm thường mở mở chậm của role thời gian T4 mở ra, cuộn hút công tắc tơ 3K1 mất điện, động cơ 3 mất điện. Liên động bảo vệ Bảo vệ quá tải bằng aptomat, bảo vệ ngắn mạch bằng role nhiệt và , bảo vệ điện áp không bằng công tắc tơ. Ư u điểm Do có ít thiết bị điều chỉnh(công tắc gạt và nút ấn) nên dễ dàng cho người vận hành. Khuyết điểm Mạch điện phức tạp nên đòi hỏi các thiết bị luôn hoạt động tốt và độ nhạy cao, chính xác, khi có hỏng hóc kho xư lý. Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -22- GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng SVTH: Phan Đức Nhuận Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN NHẬN XÉT …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………