Giáo trình Trang bị điện 2

2.1.1. Đặc điểm 
 Quạt là thiết bị dùng để hút hoặc đẩy không khí nhằm thông gió, làm mát 
cho môi trường làm việc, sinh sống của con người. 
 Trong khai thác hầm lò, thông gió là nhiệm vụ cực kỳ quan trọng, nhằm 
đảm bảo sức khỏe cho người lao động, ngăn chặn nguy cơ cháy nổ do các khí độc 
tích tụ trong quá trình khai thác... 
2.2.1. Yêu cầu trang bị điện quạt gió 
 Các quạt công suất nhỏ hơn 200kW thường dùng động cơ không đồng bộ 
rotor lồng sóc, mở máy trực tiếp hoặc gián tiếp với các biện pháp thông thường ... 
cũng có thể dùng động cơ rotor dây quá khi có yêu cầu điều chỉnh tốc độ trong 
phạm vi hẹp 
 Với quạt có công suất trên 200kW thường dùng động cơ đồng bộ cao áp, 
đặc biệt là các quạt thông gió của hầm lò. Quá trình khởi động không đồng bộ của 
động cơ đồng bộ có thể trực tiếp hoặc hạn chế điện áp qua diện kháng phụ, biến áp 
tự ngẫu... 
2.2. Sơ đồ nguyên lý 
 Hình 3.2: Sơ đồ mạch điều khiển quạt H7304 của liên xô 
 55
2.3. Giới thiệu trang bị điện của máy 
2.4. Nguyên lý hoạt động: 
 Sơ đồ này thường dùng cho quạt hầm, lò. Mở máy động cơ như sau: Đóng 
cầu dao cách ly CL, đóng máy cắt dầu CD để cấp nguồn cho Stator động cơ và 
động cơ tăng tốc ở chế độ không đồng bộ. Mạch rotor nối qua máy phát kích FK 
và điện trở dập từ R. Dòng mở máy lớn làm rơ le dòng điện 3RD tác động đóng tiếp 
điểm 3RD cấp nguồn cho rơ le thời gian 1R. Tiếp điểm thường mở mở chậm 1R 
đóng lại cấp nguồn cho Rơ le thời gian 2R, tiếp điểm thường đóng đóng chậm 2R 
mở ra cắt nguồn cấp cho cuộn dây công tắc tơ K. Khi tốc độ động cơ đạt gần tốc 
độ đồng bộ, dòng Stator giảm nên rơ le dòng 3RD thôi tác động nên 1R mất điện. 
Sau thời gian từ 1 ÷ 1,5s tiếp điểm thường mở mở chậm 1R mở ra cắt nguồn cấp 
cho 2R và tiếp điểm thường đóng đóng chậm 1R đòng lại cấp nguồn cấp cho cuộn 
hút K tác động đóng tiếp điểm K bên mạch động lực lại nối tắt điện trở dập từ R. 
Động cơ đồng bộ được kích từ và kéo vào làm việc ở chế độ đồng bộ. Khi 2R có 
điện, sau thời gian khoảng từ 2 ÷ 3s, tiếp điểm thường mở mở chậm 2R mở ra 
nhưng K vẫn có điện nhờ có chốt điện cơ tự giữ. Khi ngắt máy cắt dầu CD, cuộn 
KC được cấp nguồn mở chốt tự giữ làm công tắc tơ K thôi tác động, tiếp điểm 
thường mở K mở ra đưa điện trở R vào mạch dập từ. 
 Để bảo vệ động cơ khỏi ngắn mạch, quá tải cũng như mất đồng bộ ta dùng 
rơ le dòng điện 1RD và 2 RD. Khi xảy ra sự cố, dòng qua stator tăng làm 2 rơ le 
1RD, 2RD tác động ngắt điện cấp cho cuộn dây bảo vệ điện áp không RD để từ đó 
ngắt máy cắt dầu CD cắt nguồn cấp bảo vệ động cơ. 
 Khi mất điện áp lưới hay điện áp tụt mạnh thì cuộn RD cũng thôi tác động, 
cắt máy cắt dầu CD cắt nguồn cấp bảo vệ động cơ. 
 Trường hợp điện áp lưới tụt mất 15 ÷ 20 % thì cần tăng dòng kích từ động 
cơ để duy trì chế độ đồng bộ. Lúc này rơ le R thôi tác động và công tắc tơ  
được cấp điện để nối tắt điện trở kích từ RKT của máy phát kích FK để tăng dòng 
kích từ máy phát, tăng điện áp phát ra, tăng dòng kích từ cho động cơ đồng bộ. 
Lúc điện áp lưới khôi phục bình thường thì hệ cưỡng bức dòng kích từ trở về trạng 
thái ban đầu do rơ le R tác động cắt công tắc tơ . 
 56
3. Trang bị điện máy nén khí 
3.1. Đặc điểm và yêu cầu công nghệ. 
 Máy nén khí là một thiết bị dùng để nén khí và cấp khí nén theo đường ống 
dẫn khí đến các hộ tiêu thụ khí nén. Khí nén được sử dụng rộng rãi trong ngành 
xây dựng, trong các xí nghiệp công nghiệp như máy khoan dùng khí nén, bủa khí 
nén, thiết bị phun cát v.v 
 Nền sản xuất hiện đại có nhu cầu rất lớn về sử dụng khí nén (có áp suất 
lớn). Khí nén được sử dụng như một trong các dạng sau: 
 Nguyên liệu cho quá trình sản xuất: trong công nghiệp điều chế ô xy hóa 
lỏng, không khí được nén lên áp suất cao rồi giãn nở đột ngột. Quá trình giãn nở 
của khí làm nhiệt độ khí giảm đột ngột và hóa lỏng. Do nhiệt độ hóa lỏng của 
không khí khác nhau nên dễ dàng tách được 2 loại khí chính là ô xy và ni tơ. 
 Tác nhân mang năng lượng: Được sử dụng trong các cơ cấu chấp hành sử 
dụng khí nén. Chênh lệch áp suất của các ngăn chứa khí nén sẽ tạo động lực để 
dịch chuyển cơ học (dịch chuyển của pitton trong cilinder, kéo theo các bộ phận 
công tác di chuyển) 
 Tác nhân mang tín hiệu điều khiển: Dùng trong các bộ phận diều khiển 
áp suất, lưu lượng của các hệ thống truyền động khí nén 
 Là nguồn động lực: Các thiết bị phục vụ trong công nghiệp lắp ráp, sửa 
chữa như kích khí nén, hệ thống phanh các thiết bị di chuyển, dập hồ quang điện 
trong các thiết bị đóng cắt (máy căt điện) 
3.2. Sơ đồ nguyên lý 
 57
Hình 3.4: Sơ đồ mạch điều khiển máy nén khí 
 58
3.3. Giới thiệu trang bị điện của máy 
3.4. Nguyên lý làm việc 
 Sơ đồ được thiết kế có ba chế độ làm việc: làm việc tự động (TĐ), làm việc 
bằng tay (BT) và chế độ dự phòng (DP). Chọn chế độ làm việc bằng khoá chuyển 
mạch 
* Mở máy nén khí (chế độ bằng tay) 
 Chuyển mạch CM chuyển từ “0” sang vị trí BT, tiếp điểm (5-7) kín, cuộn 
dây công tắc tơ KQ có điện, đóng điện cấp nguồn cho động cơ ĐQ truyền động quạt gió 
làm mát máy nén khí. Đồng thời cuộn dây rơle thời gian RTh có điện; sau một thời 
gian tiếp điểm RTh (4-6) đóng, rơle trung gian 1RTr có điện sẽ đóng tiếp điểm cấp 
nguồn cho cuộn dây công tắc tơ KK, động cơ ĐK truyền động máy nén khí được 
cấp điện. 
* Cắt máy nén khí (ở chế độ bằng tay) 
 Chuyển mạch CM từ vị trí BT sang vị trí “0”. Tiếp điểm (5-7) hở, các nguồn 
cấp cho các cuộn dây KQ, rơle thời gian 1RTh và rơle trung gian 1RTr, các tiếp 
điểm của chúng cắt nguồn cấp cho động cơ ĐQ và ĐK. 
* Chế độ tự động 
 Điều khiển đóng - cắt máy nén khí tự động khi khoá chuyển mạch CM 
chuyển sang vị trí TĐ (2-4) kín hoặc vị trí dự phòng DP(2-3) kín. Việc đóng cắt tự 
động máy nén khí tuỳ thuộc vào trạng thái làm việc của hai rơle liên động 1RLĐ 
và 2RLĐ. Thứ tự khởi động các động cơ ĐK và ĐQ tương tự như chế độ bằng tay. 
 * Sấy dầu trong hệ thống bôi trơn máy nén khí 
 Khi nhiệt độ dầu bôi trơn trong hộp cacte của máy nén khí gỉam, rơle nhiệt 
không tác động, tiếp điểm thường kín RN đóng nguồn cấp nguồn cấp cuộn dây 
rơle trung gian 2RTr, đóng nguồn cấp cho dây điên trở DĐ để sấy dầu. Đồng thời 
tiếp điểm thường đóng 2RTr mở ra cắt nguồn cấp cho cuộn dây RTh và KQ, cắt 
điện động cơ ĐQ và ĐK. Khi nhiệt độ của dầu bôi trơn lớn hơn 100C, rơle nhiệt tác 
động, cắt nguồn cấp của 2RTr và cắt nguồn cấp của dây điện trở DĐ. 
 * Mạch bảo vệ 
 Trong máy nén khí có ba khâu bảo vệ sau: 
 - Bảo vệ khi áp suất trong hệ thống cấp khí cao hơn trị số định mức bằng 
cảm biến áp lực 3RAL. 
 - Bảo vệ áp suất thấp khi khởi động máy nén khí bằng cảm biến áp lực thấp 
1RAL. 
 59
 - Bảo vệ áp lực dầu bôi trơn thấp bằng cảm biến 2RAL. Khi một trong ba 
khâu bảo vệ trên tác động sẽ cấp điện cuộn dây rơle bảo vệ RBV; tiếp điểm của nó 
sẽ cắt điện các cuộn dây KQ, 1RTh. 
 60
 CHƯƠNG 4: TRANG BỊ ĐIỆN LÒ ĐIỆN 
1. Lò điện trở 
1.1. Đặc điểm 
 Lò điện trở là thiết bị biến đổi điện năng thành nhiệt năng thông qua dây đôt 
( dây điện trở). Từ dây đốt qua bức xạ đối lưu và truyền nhiệt, dẫn nhiệt, nhiệt 
năng được truyền tới vật cần gia nhiệt. Lò điện trở thường dùng để nung, nhiệt 
luyện, nấu chảy kim loại màu và hợp kim màu. 
 Lò điện trở thường phân thành 2 nhóm chính: 
 - Lò nung theo chu kỳ bao gồm: 
 + Lò buồng thường dùng để nhiệt luyện kim loại. 
 + Lò giếng thường dùng để tôi kim loại và nhiệt luyện kim loại. 
 + Lò đẩy có buồng kích thước chữ nhật dài. 
 - Lò nung nóng liên tục bao gồm: 
 + Lò băng: buồng lò có tiết diện chữ nhật dài, có băng tải chuyển động liên 
tục trong buồng lò. 
 + Lò quay thường dùng để nhiệt luyện các chi tiết có kích thước nhỏ. 
1.2. Sơ đồ nguyên lý 
 61
1.3. Nguyên lý hoạt động 
 Mạch động lực được cấp từ lưới 220/ 380V hay qua máy biến áp hạ áp. Dòng 
điện cấp cho lò được đo qua ampe kế với biến dòng 
 Khoá K dùng chuyển đổi chế độ điều khiển bằng tay T hay tự động TĐ ở chế 
độ khống chế nhiệt độ tự động tự động TĐ dụng cụ kiểm tra nhiệt độ ĐT được nối 
mạch. Lúc nhiệt độ thấp dưới mức quy định ( hoặc lúc mới khởi động lò). Thì tiếp 
điểm 2 đóng, tiếp điểm 1 mở, rơ le R tác động đóng tiếp điểm R cấp điện cho công 
tắc tơ K, đóng tiếp điểm K mạch động lực cấp điện cho lò. đèn 2L sáng báo sự 
hoạt động bình thường của lò khi được nối điện. Lúc nhiệt độ cao hơn định mức 
quy định thì tiếp điểm 1 sẽ đóng, tiếp điểm 2 mở đèn 1L sáng báo quá nhiệt độ và 
rơle R mất điện, công tắc tơ K cắt nguồn cấp cho lò, đèn 3L báo lò không được 
cấp điện. 
2. Lò hồ quang 
2.1. Đặc điểm 
 Lò hồ quang là lò lợi dụng nhiệt độ ngọn lửa hồ quang giữa các điện cực 
hoặc giữa điện cực và kim loại để nấu chảy kim loại. Lò điện hồ quang dùng để 
nấu thép hợp kim chất lượng cao. 
 - Các thông số quan trọng của lò hồ quang là: 
 + Dung tích định mức của lò: số tấn kim loại lỏng của một mẻ nấu. 
 + Công suất định mức của biến áp lò: ảnh hưởng quyết định tới thời gian 
nấu luyện và năng suất của lò. 
 - Chu trình nấu luyện của lò hồ quang gồm ba giai đoạn với các đặc điểm 
công nghệ sau: 
 + Giai đoạn nung nóng nguyên liệu và nấu chảy kim loại. Trong giai đoạn 
này, lò cần công suất nhiệt lớn nhất, điện năng tiêu thụ chiếm khoảng 60 ÷ 80% 
năng lượng của toàn mẻ nấu luyện và thời gian chiếm 50 ÷ 60% toàn bộ thời gian 
một chu trình (thời gian một mẻ nấu luyện). Trong giai đoạn này thường xuyên 
xảy ra hiện tượng ngắn mạch làm việc, ngọn lửa hồ quang cháy kém ổn định, công 
suất nhiệt không cao do ngọn lửa hồ quang ngắn (1 ÷ 10mm). 
 + Giai đoạn ôxy hoá là giai đoạn khử cacbon (C) của kim loại đến một trị số 
hạn định tuỳ theo mác thép, khử phốt pho (P) và khử lưu huỳnh trong mẻ nấu. Ở 
giai đoạn này, công suất nhiệt chủ yếu để bù lại tổn hao nhiệt trong quá trình nấu 
luyện; nó chiếm khoảng 60% công suất nhiệt của giai đoạn nấu chảy kim loại. 
 62
 + Giai đoạn hoàn nguyên là giai đoạn khử oxy, khử sulfua trước khi thép ra 
lò. Công suất nhiệt của ngọn lửa hồ quang trong giai đoạn này khá ổn định. Công 
suất yêu cầu chiếm khoảng 30% của giai đoạn nấu chảy kim loại. Độ dài cung lửa 
hồ quang khoảng 20mm 
 - Có hai loại lò hồ quang: 
 + Lò hồ quang nung nóng gián tiếp: Nhiệt của ngọn lửa xảy ra giữa hai điện 
cực (than grafit ) dùng để nấu chảt kim loại hình a. 
 + Lò hồ quàn nung nóng gián tiếp: Nhiệt của ngọn lửa hồ quang xảy ra giữa 
điện cực và kim loại dùng để nấu chảy kim loại hình b. 
2.2. Sơ đồ nguyên lý 
2.3. Giới thiệu trang bị điện của máy 
 Sơ đồ cung cấp điện cho lò hồ quang được giới thiệu trên hình vẽ. Nguồn 
cấp cho lò hồ quang được lấy từ trạm phân phối trung gian với cấp điện áp 6, 10, 
20 hoặc 22kV (tuỳ theo cấp điện áp của trạm phân phối). Sơ đồ cấp điện có các 
thiết bị chính sau: 
 - Cầu dao cách ly, đóng cắt không tải dùng để cách ly mạch lực của lò và 
lưới điên trong trường hợp cần sửa chữa. 
 - Máy cắt dầu 1MC, đóng cắt có tải cấp điện cho lò. 
 - Cuộn kháng CK dùng để hạn chế dòng ngắn mạch làm việc (dòng ngắn 
mạch làm việc không được lớn hơn 3 lần dòng định mức), ngoài ra cuộn kháng còn 
có chức năng đảm bảo cho ngọn lửa hồ quang cháy ổn định, đặc biệt là trong giai 
đoạn nung nóng và nấu chảy kim loại. Sau đó cuộn kháng CK được ngắn mạch 
bằng máy cắt dầu 2MC. 
 63
 - Máy cắt dầu 3MC và 4MC dùng để đổi nối sơ đồ đầu dây cuộn sơ cấp của 
biến áp lò (BAL) thành hình sao (Y) hoặc tam giác (∆). 
 - Biến áp lò (BAL) dùng để hạ áp và điều chỉnh điện áp cấp cho lò. 
 64
65
2.4. Nguyên lý làm việc 
 Nguyên lý hoạt động của lò hồ quang được thực hiện theo các yêu cầu sau: 
 - Đủ nhạy để đảm bảo chế độ làm việc đã cho của lò, duy trì dòng điện hồ 
quang không tụt quá (4÷5)% trị số dòng điện làm việc. Vùng không nhạy của bộ 
điều chỉnh không quá ± (3÷6)% trong khi nấu chảy và ± (2÷4)% trong các giai 
đoạn khác 
 - Tác động nhanh, đảm bảo khử ngắn mạch hay đứt hồ quang trong thời gian 
(1,5 ÷3)s. Điều đó sẽ làm giảm số lần ngắt máy cắt chính, giảm sự thấm Carbon 
của kim loại Các lò hồ quang hiện đại không cho phép ngắt máy cắt chính quá 2 
lần trong giai đoạn nấu chảy. Đảm bảo yêu cầu này nhờ tốc độ dịch cực nhanh tới 
(2,5÷3)m/ph trong giai đoạn nấu chảy (khi dùng truyền động điện cơ) và 
(5÷6)m/ph (khi truyền động thuỷ lực). Dòng điện hồ quang càng lệch xa vị trí đặt 
thì tốc độ dịch cực phải nhanh 
 - Thời gian điều chỉnh ngắn 
 - Hạn chế tối thiểu sự dịch cực không cần thiết như khi chế độ làm việc bị 
phá vỡ trong thời gian rất ngắn hay trong chế độ thay đổi tính đối xứng. Yêu cầu 
này càng cần đối với lò 3 pha không có dây trung tính. Chế độ hồ quang của một 
pha nào đó bị phá huỷ sẽ dẫn theo phá huỷ chế độ hồ quang của pha còn lại. Điện 
cực các pha còn lại đang ở vị trí chuẩn cũng có thể bị dịch chuyển. Do vậy mỗi pha 
cần có hệ điều chỉnh độc lập để sự làm việc của nó không ảnh hưởng tới chế độ 
làm việc của các pha khác 5. Thay đổi công suất lò trơn trong giới hạn 20÷125% 
trị số định mức với sai số không quá 5% 
 - Có thể di chuyển nhanh từ chế độ điều khiển tự động sang chế độ điều 
khiển bằng tay do phải thực hiện thao tác phụ nào đó (chẳng hạn nâng điện 
cực trước khi chất liệu vào lò) và ngược lại, chuyển nhanh về chế độ điều khiển tự 
động. 
 - Tự động châm lửa hồ quang khi bắt đầu làm việc và sau khi đứt hồ quang 
Khi ngắn mạch thì việc nâng điện cực lên không làm đứt hồ quang. 
 - Dừng mọi điện cực khi mất điện lưới. Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dịch cực ) 
có thể truyền động bằng điện - cơ hay thuỷ lực. Trong cơ cấu điện - cơ, động cơ 
được dùng phổ biến là động cơ điện một chiều kích từ độc lập vì nó có mômen 
khởi động lớn, giải điều chỉnh rộng, bằng phẳng, dễ điều chỉnh và có thể dễ mở 
máy, đảo chiều, hãm. Đôi khi cũng dùng động cơ không đồng bộ có mômen quán 
tính của roto nhỏ. 
 66
 * Sơ đồ chức năng một pha khống chế dịch cực hồ quang 
 Hệ gồm đối tượng điều chỉnh 7 (lò hồ quang) và bộ điều chỉnh vi sai. Bộ 
điều chỉnh gồm các phần tử cảm biến dòng 1 và biến áp 2, phần tử so sánh 3, bộ 
khuếch đại 5, cơ cấu chấp hành 6 và thiết bị đặt 3. Trên phần tử so sánh 4 có hai tín 
hiệu từ đối tượng tới (từ đối tượng dòng và áp) và một tín hiệu từ thiết bị đặt tới. 
Tín hiệu so lệch từ phần tử so sánh được khuếch đại qua bộ khuếch đại 5 rồi đến 
cơ cấu chấp hành 6 để dịch cực theo hướng giảm sai lệch. Để hoàn thiện đặc tính 
động của hệ, nâng cao chất lượng điều chỉnh, thường sơ đồ còn có các phần tử 
phản hồi về tốc độ dịch cực, về tốc độ thay đổi dòng , áp hồ quang v.vTrong sơ 
đồ cũng có thể có các phần tử chương trình hoá, máy tính v.v Hệ điều chỉnh có 
thể dùng khuếch đại từ, khuếch đại máy điện, Thyristor, thuỷ lực, ly hợp điện từ 
 67
 TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO 
 [1] Vũ Quang Hồi, Trang bị điện - điện tử thiết bị công nghiệp dùng chung, NXB 
Giáo dục 1996. 
[2] Vũ Quang Hồi, Trang bị điện - điện tử công nghiệp, NXB Giáo dục 2000 
[3] Bùi Quốc Khánh, Hoàng Xuân Bình, Trang bị điện – điện tử tự động hóa cầu 
trục và cần trục, Nxb KHKT 2006 
[4] Nguyễn Đức Lợi, Giáo trình chuyên ngành điện tập 1,2,3,4, NXB Thống kê 
2001 
 68