Mạch Điện

Như chúng ta đã biết khởi động chuyển đổi sao tam giác mục đích là để giảm dòng khởi động của động cơ (thay đổi U đặt vào cuộn dây của động cơ). Phương án này được sử dụng rất rộng rãi cho các động cơ từ 20HP trở lên vì kinh tế và dễ bảo trì thay thế.

Dưới dây là Sơ đồ đấu nối mạch điện khởi động sao tam giác tối ưu nhất

 

K: Khởi động từ nguồn

S: Khởi động từ cho cuộn sao

TG: Khởi động từ cho cuộn tam giác

RH: Rờ le nhiệt bảo vệ động cơ

T: Rờ le thời gian (có cuộn hút 380VAC)

DC: Động cơ điện 6 đầu dây 3P

CC: Cầu chì bảo vệ điều khiển 2A

OFF: Nút nhấn off

ON: Nút nhấn on

————————————

K (13-14) Tiếp điểm thường hở của khởi động từ K

K (A1-A2) Cuộn hút khởi động từ K

TG (11-12) Tiếp điểm thường đóng của khởi động từ Tam Giác TG

T (A1-A2) Cuộn hút timer thời gian Y/A

T (55-56) Tiếp điểm thường đóng mở chậm của rờ le thời gian T

S (A1-A2) Cuộn hút khởi động từu Sao Y

TG (13-14) Tiếp điểm thường hở của khởi động từ Tam Giác TG

T (67-68) Tiếp điểm thường hở đóng chậm của rờ le thời gian T

S (11-12)  Tiếp điểm thường đóng của khởi động từ Sao S

RH (95-96) Tiếp điểm thường đóng của rờ le nhiệt RH

RH (97-98) Tiếp điểm thường đóng của rờ le nhiệt RH

Cách kiểm tra động lực sau đi đấu đúng motor như sau:

  • U1 (vị trí 1 trên khởi động từ K) với U2 (vị trí 3 trên khởi động từ A) cùng cuộn dây nên có điện trở.
  • V1 (vị trí 2 trên khởi động từ K) với V2 (vị trí 1 trên khởi động từ A) cùng cuộn dây nên có điện trở.
  • W1(vị trí 3 trên khởi động từ K) với W2(vị trí 4 trên khởi động từ A) cùng cuộn dây nên có điện trở.

Động cơ cảm ứng là một thiết bị nổi tiếng hoạt động theo nguyên lý máy biến áp. Vì vậy, nó còn được gọi là máy biến áp quay.

Mạch tương đương của động cơ cảm ứng cho phép ta đánh giá được các đặc tính hiệu suất trong điều kiện trạng thái ổn định. Một động cơ cảm ứng hoạt dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện ápdòng điện. Điện ápdòng điện được cảm ứng trong mạch Rotor từ hoạt động của mạch Stator.

Mạch tương đương của động cơ cảm ứng tương tự như của máy biến áp.

Hình 1. Mạch tương đương của động cơ cảm ứng khi Rotor đang quay.

Mạch tương đương khi động cơ đang quay thỏa phương trình cân bằng áp:

Hình 2. Mạch tương đương của động cơ cảm ứng khi Rotor đứng yên.

Hình 2 trình bày mạch tương đương của động cơ khi Rotor đứng yên. Tại trạng thái này tần số phía Rotor và Stator bằng nhau. Trong thực tế trạng thái này xảy ra tại thời điểm động cơ khởi động hay khi Rotor mang tải có momen tải quá lớn so với momen ra trên trục động cơ làm rotor bị ghìm đứng yên không quay.

Muốn qui đổi mạch Rotor về phía Stator để đơn giản đi tác động của từ trường quay lên Rotor tương tự như mạch qui đổi đã thực hiện cho máy biến áp, ta cần thực hiện 2 lượt qui đổi:

  • Qui đổi mạch rotor từ tần số f2 sang tần số f1, (nói cách khác là qui đổi các thông số mạch Rotor lúc đang quay thành các thông số khác tương đương như lúc Rotor đứng yên).
  • Khi đã qui đổi mạch Rotor sang tần số f1, chúng ta qui đổi Rotor về Stator.

1. Mô hình mạch Stator

Mô hình mạch stator của động cơ cảm ứng bao gồm điện trở cuộn dây Stator R1, cuộn kháng Stator X1 như trong sơ đồ mạch sau:

Hình 3. Mô hình mạch Stator.

Trong đó, dòng điện không tải được tính bằng:

Tổng dòng điện từ hóa I0 trong động cơ cảm ứng lớn hơn nhiều so với máy biến áp. Điều này là do sự cưỡng bức cao hơn gây ra bởi khe hở không khí của động cơ cảm ứng.

Như chúng ta đã biết, trong máy biến áp, dòng không tải thay đổi từ 2% đến 5% dòng định mức, trong khi đó trong động cơ cảm ứng, khoảng thay đổi này là từ 25% đến 40% dòng định mức tùy thuộc vào kích thước của động cơ.

2. Mô hình mạch Rotor

Hình 4. Mô hình mạch Rotor.

Khi cấp nguồn ba pha cho cuộn dây Stato, điện áp được tạo ra trong cuộn dây Rotor của máy. Chuyển động tương đối của Rotor và từ trường của Stator càng lớn thì điện áp Rotor sẽ càng lớn.

Chuyển động tương đối lớn nhất xảy ra khi Rotor bị khóa (khoá Rotor). Nếu điện áp cảm ứng ở điều kiện này là E2 thì điện áp cảm ứng tại bất kỳ độ trượt nào được đưa ra theo phương trình: E2s = s.E2.

Tương tự như thế, ta được: X2s = s.X2.

Điện trở của rôto không đổi và không phụ thuộc vào độ trượt. Cảm kháng của động cơ cảm ứng phụ thuộc vào độ tự cảm của Rotor, tần số của điện ápdòng điện trong Rotor.

3. Qui đổi mạch rotor từ tần số f2 sang tần số f1

Phương trình cân bằng áp phía rotor lúc đang quay ứng với tần số f2:

Mà E2s = s.E2 và X2s = s.X2, nên ta suy ra:

Hình 5. Mạch tương đương lúc rotor quay và tần số Rotor qui về f1.

4. Qui đổi mạch Rotor về Stator

Sau khi qui đổi mạch Rotor từ tần số f2 sang tần số f1, muốn qui đổi mạch Rotor về phía Stator, ta căn cứ vào các biểu thức sức điện động hiệu dụng của mỗi pha dây quấn phía stator và rotor suy ra tỉ số biến đổi Kbd như sau:

Ta có một số mối quan hệ:

Ta suy ra các phương trình:

Hình 6. Mạch tương đương chính xác qui đổi rotor vế stator.

Mạch điện thực bao gồm nhiều thiết bị điện có thực. Khi nghiên cứu tính toán trên mạch điện thực, ta phải thay thế mạch điện thực bằng mô hình mạch điện.
Mô hình mạch điện gồm các thông số sau: nguồn điện áp u (t) hoặc e(t), nguồn dòng điện J (t), điện trở R, điện cảm L, điện dung C, hỗ cảm M.
1.3.1. Nguồn điện áp và nguồn dòng điện
a. Nguồn điện áp
Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo nên và duy trì một điện áp trên hai cực của nguồn.
u( t) u( t) e( t)
Nguồn điện áp còn được biểu diễn bằng một sức điện động e(t)
Chiều e (t) từ điểm điện thế thấp đến điểm điện thế cao. Chiều điện áp theo quy ước từ điểm có điện thế cao đến điểm điện thế thấp: u(t) = – e(t)
b. Nguồn dòng điện
Nguồn dòng điện J (t) đặc trưng cho khả năng của nguồn điện tạo nên và duy trì một dòng điện cung cấp cho mạch ngoài  J( t)
1.3.2. Điện trở R
Điện trở R đặc trưng cho quá trình tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng sang dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, cơ năng v…v.
Quan hệ giữa dòng điệnđiện áp trên điện trở : uR =R.i  Đơn vị của điện trở(ôm)
Công suấtđiện trở tiêu thụ: p = Ri2
Điện dẫn G: G = 1/R. Đơn vị điện dẫn là Simen (S)
Điện năng tiêu thụ trên điện trở trong khoảng thời gian t :
Khi i = const ta có A = R i2.t
1.3.3. Điện cảm L
Khi có dòng điện i chạy trong cuộn dây W vòng sẽ sinh ra từ thông móc vòng với cuộn dây ψ = Wφ (hình 1.3.3)
Điện cảm của cuộc dây: L = ψ /i = Wφ./i
Đơn vị điện cảm là Henry (H).
Nếu dòng điện i biến thiên thì từ thông cũng biến thiên và theo định luật cảm ứng điện từ trong cuộn dây xuất hiện sức điện động tự cảm: eL = – dψ /dt = – L di/dt
Quan hệ giữa dòng điệnđiện áp: uL = – eL = L di/dt
Công suất tức thời trên cuộn dây: pL= uL .i = Li di/dt
Năng lượng từ trường của cuộn dây:
Điện cảm L đặc trưng cho quá trình trao đổi và tích lũy năng lượng từ trường của cuộn dây.
1.3.4. Điện dung C
Khi đặt điện áp uc hai đầu tụ điện (hình 1.3.4), sẽ có điện tích q tích lũy trên bản tụ điện.: q = C .uc
Nếu điện áp uC biến thiên sẽ có dòng điện dịch chuyển qua tụ điện: i= dq/dt = C .duc /dt
Công suất tức thời của tụ điện: pc = uc .i =C .uc .duc /dt
Năng lượng điện trường của tụ điện:
Điện dung C đặc trưng cho hiện tượng tích lũy năng lượng điện trường ( phóng tích điện năng) trong tụ điện.
Đơn vị của điện dung là F (Fara) hoặc µF
1.3.5. Mô hình mạch điện
Mô hình mạch điện còn được gọi là sơ đồ thay thế mạch điện , trong đó kết cấu hình học và quá trình năng lượng giống như ở mạch điện thực, song các phần tử của mạch điện thực đã được mô hình bằng các thông số R, L, C, M, u, e,j.
Mô hình mạch điện được sử dụng rất thuận lợi trong việc nghiên cứu và tính toán mạch điện và thiết bị điện.

1.1.1. Mạch điện
Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn (phần tử dẫn) tạo thành những vòng kín trong đó dòng điện có thể chạy qua. Mạch điện thường gồm các loại phần tử sau: nguồn điện, phụ tải (tải), dây dẫn.
a. Nguồn điện: Nguồn điện là thiết bị phát ra điện năng. Về nguyên lý, nguồn điện là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng thành điện năng.

b. Tải: Tải là các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng v…v.

c. Dây dẫn: Dây dẫn làm bằng kim loại (đồng, nhôm ) dùng để truyền tải điện năng từ nguồn đến tải.

1.1.2. Kết cấu hình học của mạch điện
a. Nhánh: Nhánh là một đoạn mạch gồm các phần tử ghép nối tiếp nhau, trong đó có cùng một dòng điện chạy từ đầu này đến đầu kia.
b. Nút: Nút là điểm gặp nhau của từ ba nhánh trở lên.
c. Vòng: Vòng là lối đi khép kín qua các nhánh.
d. Mắt lưới : vòng mà bên trong không có vòng nào khác

Để đặc trưng cho quá trình năng lượng cho một nhánh hoặc một phần tử của mạch điện ta dùng hai đại lượng: dòng điện i và điện áp u.
Công suất của nhánh: p = u.i
1.2.1. Dòng điện
Dòng điện i về trị số bằng tốc độ biến thiên của lượng điện tích q qua tiết diện ngang một vật dẫn: i = dq/dt
Chiều dòng điện quy ước là chiều chuyển động của điện tích dương trong điện trường.
1.2.2. Điện áp
Hiệu điện thế (hiệu thế) giữa hai điểm gọi là điện áp. Điện áp giữa hai điểm A và B:
uAB = uA – uB
Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp.
3
1.2.3. Chiều dương dòng điệnđiện áp
Khi giải mạch điện, ta tùy ý vẽ chiều dòng điệnđiện áp trong các nhánh gọi là chiều dương. Kết quả tính toán nếu có trị số dương, chiều dòng điện (điện áp) trong nhánh ấy trùng với chiều đã vẽ, ngược lại, nếu dòng điện (điện áp) có trị số âm, chiều của chúng ngược với chiều đã vẽ.
1.2.4. Công suất
Trong mạch điện, một nhánh, một phần tử có thể nhận năng lượng hoặc phát năng lượng.
p = u.i > 0 nhánh nhận năng lượng
p = u.i Đơn vị đo của công suất là W (Oát) hoặc KW

Sơ đồ mạch điện là bản vẽ thiết kế hệ thống mạch điện đọc hiểu được bản vẽ này sẽ giúp bạn rất nhiều trong quá trình sử dụng và vận hành hệ thống điện. Đây là một kỹ năng rất hữu ích sẽ giúp bạn tiết kiệm nhiều thời gian, đặc biệt là khi bạn bắt đầu rối tung lên với việc xây dựng các dự án điện tử nhỏ. Hôm nay dienhathe.com sẽ hướng dẫn cách đọc sơ đồ mạch điện cực dễ để bạn có thể tự mình thực hiện.

Cách đọc sơ đồ mạch điện cơ bản

Sơ đồ mạch điện là bản vẽ thiết kế mô tả chi tiết hệ thống mạch điện của gia đình bạn thông qua các kí hiệu. Vậy để đọc được sơ đồ mạch điện trước tiên các bạn phải hiểu ý nghĩa của các kí hiệu: Các kí hiệu đó là: kí hiệu nguồn điện, kí hiệu dây dẫn điện, kí hiệu thiết bị điện, và kí hiệu đồ dùng điện. Các bạn có thể tham khảo ý nghĩa của các kí hiệu trong sơ đồ mạch điện thông qua bảng sau:

Hướng dẫn cách đọc sơ đồ mạch điện

Một sơ đồ mạch điện bao gồm rất nhiều các ký hiệu điện , điện tử . Chúng ta sẽ không thể hiểu được mạch điện nếu như không nắm vững được hệ thống ký hiệu này. Nếu không hiểu chúng hoạt động thế nào thì làm sao có thể phân tích mạch điện tử, việc hiểu rõ từng linh kiện được đánh giá thông qua khả năng bạn nhận biết chúng, khả năng tính toán chế độ làm việc của chúng và khả năng vận dụng linh kiện trong thiết kế mạch.

Sau khi nắm được các kí hiệu trong sơ đồ điện mạch điện cơ bản, các bạn cần phải tìm hiểu và biết được những điều sau:

Cách biểu diễn mối quan hệ của các bộ phận, thiết bị điện trong sơ đồ: Các bạn cần phải tìm hiểu bằng cách tham khảo các thông số điện áp định mức của các thiết bị điện trong mạch để tìm ra giá trị đúng của điện áp tụ điện và điện trở.

Xác định nhiệm vụ của các thiết bị trong mạch điện: Để xác định được nhiệm vụ của các thiết bị điện trong mạch và sử dụng đúng mục đích các bạn cần phải tìm hiểu kỹ thông tin của từng bộ phận, thiết bị để hiểu được nhiệm vụ của các thiết bị đó trong cụm bản vẽ sơ đồ mạch điện.

Một số linh kiện khi gắn vào bảng mạch phải đúng theo chiều phân cực, tức là một bên là cực dương và bên khác là cực âm. Điều này có nghĩa là bạn phải gắn chúng theo một chiều nhất định. Hầu hết các ký hiệu phân cực đều được chỉ rõ trong các biểu tượng. Các hình ảnh phía trên hướng dẫn để phân biệt cực tính theo các ký hiệu khác nhau. Để tìm ra sự phân cực của thành phần vật lý, một quy tắc chung là nhìn vào bên chân kim loại dài hơn của linh kiện.

Xác định chức năng và vai trò hoạt động của từng hệ mạch trong sơ đồ điện: Các bạn cần phải căn cứ vào sơ đồ mạch điện, xác định chức năng hoạt động của từng thiết bị thì mới có thể xác định được chức năng và vai trò hiệu suất của từng hệ mạch trong cả sơ đồ hệ thống mạch điện.

Cách đọc sơ đồ mạch điện công nghiệp cơ bản cũng dựa trên phương pháp này bạn cũng có thể áp dụng nó để tiến hành đọc bản vẽ. Chúc các bạn có thể ngày càng nâng cao được kĩ năng này để áp dụng nó trong công việc hàng ngày của mình.