Bài giảng Kỹ thuật điện (chuẩn)

Bài giảng kỹ thuật điện 
MỤC LỤC 
 Trang 
Chương 1 Những khỏi niệm cơ bản 
 về hệ thống truyền động điện (2 tiết) 1 
1.1 Cấu trỳc và phõn loại hệ thống truyền động điện 1 
1.1.1 Cấu trỳc chung của hệ truyền động điện 1 
1.1.2 Phõn loại hệ thống truyền động điện 2 
1.2 Đặc tớnh cơ của truyền động điện 3 
1.2.1 Đặc tớnh cơ của cơ cấu sản xuất 3 
1.2.2 Đặc tớnh cơ của động cơ điện 4 
1.2.3 Độ cứng của đặc tớnh cơ 5 
1.2.4 Sự phự hợp giữa đặc tớnh cơ của động cơ điện và đặc tớnh cơ 
của cơ cấu sản xuất 6 
Chương 2 Cỏc đặc tớnh và trạng thỏi làm việc 
 của động cơ điện (8 tiết) 7 
2.1 Động cơ điện một chiều kớch từ độc lập và kớch từ song song 7 
2.1.1 Phương trỡnh đặc tớnh cơ 7 
2.1.2 Ảnh hưởng của cỏc thụng số điện đối với đặc tớnh cơ 10 
2.1.3 Mở mỏy (khởi động) động cơ điện một chiều kớch từ độc lập 12 
2.1.4 Đảo chiều quay động cơ 13 
2.2 Động cơ điện một chiều kớch từ nối tiếp 14 
2.2.1 Phương trỡnh đặc tớnh cơ 14 
2.2.2 Ảnh hưởng của cỏc thụng số điện đối với đặc tớnh cơ 16 
2.2.3 Mở mỏy (khởi động) động cơ điện một chiều kớch từ nối tiếp 17 
2.2.4 Đảo chiều quay động cơ điện một chiều kớch từ nối tiếp 17 
2.3 Cỏc trạng thỏi hóm của động cơ điện một chiều 18 
2.3.1 Hóm tỏi sinh 19 
2.3.2 Hóm ngược 20 
2.3.3 Hóm động năng 22 
2.4 Động cơ điện xoay chiều ba pha khụng đồng bộ (KĐB) 24 
2.4.1 Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động 24 
2.4.2 Phương trỡnh đặc tớnh cơ 26 
2.4.3 Ảnh hưởng của cỏc thụng số điện đối với đặc tớnh cơ 28 
2.4.4 Mở mỏy (khởi động) động cơ điện KĐB 31 
2.4.5 Đảo chiều quay động cơ điện KĐB 34 
2.5 Cỏc trạng thỏi hóm của động cơ điện KĐB 35 
2.5.1 Hóm tỏi sinh 35 
2.5.2 Hóm ngược 36 
2.5.3 Hóm động năng 37 
Chương 3 Điều chỉnh tốc độ truyền động điện (8 tiết) 40 
3.1 Cỏc chỉ tiờu chất lượng điều chỉnh tốc độ 41 
3.1.1 Dải điều chỉnh tốc độ 41 
3.1.2 Độ trơn điều chỉnh 41 
3.1.3 Độ ổn định tốc độ (độ cứng của đặc tớnh cơ) 41 
3.1.4 Tớnh kinh tế 42 
3.1.5 Sự phự hợp giữa đặc tớnh điều chỉnh và đặc tớnh tải 42 
3.2 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kớch từ độc lập (song song) (1t) 42 
3.2.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cỏch thay đổi điện ỏp phần ứng 42 
3.2.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cỏch thay đổi từ thụng 44 
3.2.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cỏch thay đổi điện trở ở mạch phần ứng 45 
3.3 Cỏc hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện một chiều (4t) 46 
3.4.1 Hệ truyền động mỏy phỏt - động cơ (F - Đ) 46 
3.4.1.1 Hệ F - Đ đơn giản 46 
3.4.1.2 Hệ F - Đ cú phản hồi õm ỏp, dương dũng. 47 
3.4.1.3 Hệ F - Đ cú phản hồi õm tốc độ 49 
3.4.2 Hệ truyền động khuếch đại từ - động cơ (KĐT - Đ) 49 
3.4.3 Hệ truyền động chỉnh lưu - động cơ 51 
3.4.3.1 Giới thiệu Thyristor 51 
3.4.3.2 Cỏc sơ đồ chỉnh lưu Thyristor 55 
3.4.3.3 Hệ truyền động T - Đ 56 
3.5 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều 3 pha KĐB (2t) 58 
3.5.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cỏch thay đổi điện trở phụ trong mạch rụto. 58 
3.5.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cỏch thay đổi điện ỏp đặt vào mạch stato. 59 
3.5.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cỏch thay đổi tần số của nguồn xoay chiều. 59 
3.5.4 Điều chỉnh tốc độ bằng cỏch thay đổi số đụi cực của động cơ. 60 
Chương 4 Tớnh chọn cụng suất động cơ (2 tiết) 61 
4.1 Những vấn đề chung 61 
4.2 Phỏt núng và nguội lạnh của động cơ 61 
4.3 Cỏc chế độ làm việc của truyền động điện 62 
4.4 Tớnh chọn cụng suất động cơ cho những truyền động khụng điều chỉnh tốc độ 63 
4.4.1 Chọn cụng suất động cơ làm việc dài hạn 63 
4.4.2 Chọn cụng suất động cơ làm việc ngắn hạn 64 
4.4.3 Chọn cụng suất động cơ làm việc ngắn hạn lặp lại 65 
4.5 Tớnh chọn cụng suất động cơ cho truyền động cú điều chỉnh tốc độ 65 
4.6 Kiểm nghiệm cụng suất động cơ 66 
Chương 5 Cỏc phần tử khống chế 
 tự động truyền động điện (3 tiết) 67 
5.1 Cỏc phần tử bảo vệ 67 
5.1.1 Cầu chảy 67 
5.1.2 Rơle nhiệt 68 
5.1.3 Áptụmat 69 
5.2 Cỏc phần tử điều khiển 70 
5.2.1 Cụng tắc 70 
5.2.2 Nỳt ấn 71 
5.2.3 Cầu dao 72 
5.2.4 Bộ khống chế 73 
5.2.5 Cụng tắc tơ 74 
5.3 Rơle 74 
5.3.1 Rơle điện từ 74 
5.3.2 Rơle trung gian 76 
5.3.3 Rơle dũng điện và rơle điện ỏp 77 
5.3.4 Rơle thời gian 78 
Chương 6 Cỏc nguyờn tắc điều khiển tự động 
 truyền động điện (3 tiết) 79 
6.1 Khỏi niệm chung 79 
6.2 Điều khiển tự động theo nguyờn tắc thời gian. 79 
6.3 Điều khiển tự động theo nguyờn tắc tốc độ. 82 
6.4 Điều khiển tự động theo nguyờn tắc dũng điện. 84 
6.5 Cỏc nguyờn tắc điều khiển khỏc. 86 
Chương 7 Cỏc sơ đồ hệ thống điều khiển 
 truyền động điện điển hỡnh (19 tiết) 87 
7.1 Trang bị điện - điện tử mỏy doa (2t) 87 
7.1.1 Đặc điểm cụng nghệ, yờu cầu về truyền động điện và TBĐ 87 
7.1.2 Sơ đồ truyền động chớnh của mỏy doa ngang 2620 87 
7.2 Trang bị điện - điện tử mỏy tiện (4t) 89 
7.2.1 Đặc điểm cụng nghệ 89 
7.2.2 Sơ đồ truyền động chớnh mỏy tiện 1A660 89 
7.3 Trang bị điện - điện tử mỏy bào giường (3t) 94 
7.3.1 Đặc điểm cụng nghệ 94 
7.3.2 Sơ đồ truyền động chớnh mỏy bào giường hệ F-Đ 95 
7.4 Trang bị điện - điện tử mỏy mài (2t) 99 
7.4.1 Đặc điểm cụng nghệ 99 
7.4.2 Sơ đồ truyền động chớnh mỏy mài 3A161 99 
7.5 Trang bị điện - điện tử lũ hồ quang (4t) 101
 7.5.1 Khỏi niệm chung và phõn loại 101 
7.5.2 Sơ đồ điện thiết bị chớnh mạch lực lũ hồ quang 101 
7.5.3 Nguyờn lý làm việc của lũ hồ quang 102 
7.5.4 Sơ đồ 1 pha khống chế dịch cực lũ hồ quang 104
 7.6 Trang bị điện - điện tử thang mỏy (4t) 105 
7.6.1 Đặc điểm cụng nghệ 105 
7.6.2 Vấn đề dừng chớnh xỏc thang mỏy 105 
7.6.4 Hệ thống tự động khống chế thang mỏy tốc độ trung bỡnh 107 
Tài liệu tham khảo 110 
Bộ mụn TĐ - ĐL, Khoa Điện 1 
Ch−ơng 1 Những khái niệm cơ bản 
 về hệ thống truyền động điện (2 tiết) 
1.1 Cấu trúc và phân loại hệ thống truyền động điện 
1.1.1 Cấu trúc chung của hệ truyền động điện 
Truyền động cho một máy, một dây chuyền sản xuất mà dùng năng l−ợng điện thì gọi là truyền 
động điện (TĐĐ). 
Hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị nh−: thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện 
tử, cơ, thủy lực phục vụ cho việc biến đổi điện năng thành cơ năng cung cấp cho cơ cấu chấp hành 
trên các máy sản xuất, đồng thời có thể điều khiển dòng năng l−ợng đó theo yêu cầu công nghệ của 
máy sản xuất. 
Về cấu trúc, một hệ thống TĐĐ nói chung bao gồm các khâu: 
Lứơi điện
BBĐ Đ TL CCSX
ĐK
Uđk
Uph
1. BBĐ: Bộ biến đổi, dùng để biến đổi loại dòng điện (xoay chiều thành một chiều hoặc ng−ợc 
lại), biến đổi loại nguồn (nguồn áp thành nguồn dòng hoặc ng−ợc lại), biến đổi mức điện áp (hoặc 
dòng điện), biến đổi số pha, biến đổi tần số... 
Các BBĐ th−ờng dùng là máy phát điện, hệ máy phát - động cơ (hệ F-Đ), các chỉnh l−u không 
điều khiển và có điều khiển, các bộ biến tần... 
2. Đ: Động cơ điện, dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng hay cơ năng thành điện năng 
(khi hãm điện). 
Các động cơ điện th−ờng dùng là: động cơ xoay chiều KĐB ba pha rôto dây quấn hay lồng sóc; 
động cơ điện một chiều kích từ song song, nối tiếp hay kích từ bằng nam châm vĩnh cữu; động cơ 
xoay chiều đồng bộ... 
3. TL: Khâu truyền lực, dùng để truyền lực từ động cơ điện đến cơ cấu sản xuất hoặc dùng để 
biến đổi dạng chuyển động (quay thành tịnh tiến hay lắc) hoặc làm phù hợp về tốc độ, mômen, lực. 
Để truyền lực, có thể dùng các bánh răng, thanh răng, trục vít, xích, đai truyền, các bộ ly hợp cơ 
hoặc điện từ... 
Hình 1.1 -Cấu trúc hệ thống truyền động điện. 
Bộ mụn TĐ - ĐL, Khoa Điện 2 
4. CCSX: Cơ cấu sản xuất hay cơ cấu làm việc, thực hiện các thao tác sản xuất và công nghệ 
(gia công chi tiết, nâng - hạ tải trọng, dịch chuyển...). 
5. ĐK: Khối điều khiển, là các thiết bị dùng để điều khiển bộ biến đổi BBĐ, động cơ điện Đ, cơ 
cấu truyền lực. 
Khối điều khiển bao gồm các cơ cấu đo l−ờng, các bộ điều chỉnh tham số và công nghệ, các khí 
cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt có tiếp điểm (các rơle, công tắc tơ) hay không có tiếp điểm (điện tử, 
bán dẫn). Một số hệ TĐĐ TĐ khác có cả mạch ghép nối với các thiết bị tự động khác nh− máy tính 
điều khiển, các bộ vi xử lý, PLC... 
Các thiết bị đo l−ờng, cảm biến (sensor) dùng để lấy các tín hiệu phản hồi có thể là các loại 
đồng hồ đo, các cảm biến từ, cơ, quang... 
Một hệ thống TĐĐ không nhất thiết phải có đầy đủ các khâu nêu trên. Tuy nhiên, một hệ thống 
TĐĐ bất kỳ luôn bao gồm hai phần chính: 
- Phần lực: Bao gồm bộ biến đổi và động cơ điện. 
- Phần điều khiển. 
Một hệ thống truyền động điện đ−ợc gọi là hệ hở khi không có phản hồi, và đ−ợc gọi là hệ kín 
khi có phản hồi, nghĩa là giá trị của đại l−ợng đầu ra đ−ợc đ−a trở lại đầu vào d−ới dạng một tín hiệu 
nào đó để điều chỉnh lại việc điều khiển sao cho đại l−ợng đầu ra đạt giá trị mong muốn. 
1.1.2 Phân loại hệ thống truyền động điện 
Ng−ời ta phân loại các hệ truyền động điện theo nhiều cách khác nhau tùy theo đặc điểm của 
động cơ điện sử dụng trong hệ, theo mức độ tự động hoá, theo đặc điểm hoặc chủng loại thiết bị của 
bộ biến đổi... Từ cách phân loại sẽ hình thành tên gọi của hệ. 
a) Theo đặc điểm của động cơ điện: 
- Truyền động điện một chiều: Dùng động cơ điện một chiều. Truyền động điện một chiều sử 
dụng cho các máy có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ và mômen, nó có chất l−ợng điều chỉnh tốt. 
Tuy nhiên, động cơ điện một chiều có cấu tạo phức tạp và giá thành cao, hơn nữa nó đòi hỏi phải có 
bộ nguồn một chiều, do đó trong những tr−ờng hợp không có yêu cầu cao về điều chỉnh, ng−ời ta 
th−ờng chọn động cơ KĐB để thay thế. 
- Truyền động điện không đồng bộ: Dùng động cơ điện xoay chiều không đồng bộ. Động cơ 
KĐB ba pha có −u điểm là có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng nguồn cấp 
trực tiếp từ l−ới điện xoay chiều ba pha. Tuy nhiên, tr−ớc đây các hệ truyền động động cơ KĐB lại 
chiếm tỷ lệ rất nhỏ do việc điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB có khó khăn hơn động cơ điện một 
chiều. Trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp chế tạo các thiết bị bán 
dẫn công suất và kỹ thuật điện tử tin học, truyền động không đồng bộ phát triển mạnh mẽ và đ−ợc 
khai thác các −u điểm của mình, đặc biệt là các hệ có điều khiển tần số. Những hệ này đã đạt đ−ợc 
chất l−ợng điều chỉnh cao, t−ơng đ−ơng với hệ truyền động một chiều. 
- Truyền động điện đồng bộ: Dùng động cơ điện xoay chiều đồng bộ ba pha. Động cơ điện 
đồng bộ ba pha tr−ớc đây th−ờng dùng cho loại truyền động không điều chỉnh tốc độ, công suất lớn 
hàng trăm KW đến hàng MW (các máy nén khí, quạt gió, bơm n−ớc, máy nghiền.v.v..). 
Bộ mụn TĐ - ĐL, Khoa Điện 3 
Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp điện tử, động cơ đồng bộ đ−ợc nghiên cứu 
ứng dụng nhiều trong công nghiệp, ở mọi loại giải công suất từ vài trăm W (cho cơ cấu ăn dao máy 
cắt gọt kim loại, cơ cấu chuyển động của tay máy, ng−ời máy) đến hàng MW (cho các truyền động 
máy cán, kéo tàu tốc độ cao...). 
... 
b) Theo tính năng điều chỉnh: 
- Truyền động không điều chỉnh: Động cơ chỉ quay máy sản xuất với một tốc độ nhất định. 
- Truyền có điều chỉnh: Trong loại này, tuỳ thuộc yêu cầu công nghệ mà ta có truyền động 
điều chỉnh tốc độ, truyền động điều chỉnh mômen, lực kéo và truyền động điều chỉnh vị trí. 
c) Theo thiết bị biến đổi: 
- Hệ máy phát - động cơ (F-Đ): Động cơ điện một chiều đ−ợc cấp điện từ một máy phát điện 
một chiều (bộ biến đổi máy điện). 
Thuộc hệ này có hệ máy điện khuếch đại - động cơ (MĐKĐ - Đ), đó là hệ có BBĐ là máy điện 
khuếch đại từ tr−ờng ngang. 
- Hệ chỉnh l−u - động cơ (CL - Đ): Động cơ một chiều đ−ợc cấp điện từ một bộ chỉnh l−u 
(BCL). Chỉnh l−u có thể không điều khiển (Điôt) hay có điều khiển (Thyristor)... 
d) Một số cách phân loại khác: 
Ngoài các cách phân loại trên, còn có một số cách phân loại khác nh− truyền động đảo chiều và 
không đảo chiều, truyền động đơn (nếu dùng một động cơ) và truyền động nhiều động cơ (nếu dùng 
nhiều động cơ để phối hợp truyền động cho một cơ cấu công tác), truyền động quay và truyền động 
thẳng,... 
1.2 Đặc tính cơ của truyền động điện 
1.2.1 Đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất 
Đặc tính cơ biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ quay và mômen quay: 
ω = f(M) hoặc n = F(M) 
Trong đó: ω - Tốc độ góc (rad/s). 
 n - Tốc độ quay (vg/ph). 
 M - Mômen (N.m). 
Đặc tính cơ của máy sản xuất là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen cản của máy sản xuất: 
Mc = f(ω). 
Đặc tính cơ của máy sản xuất rất đa dạng, tuy nhiên phần lớn chúng đ−ợc biếu diễn d−ới dạng 
biểu thức tổng quát: 
 Mc = Mco + (Mđm - Mco)
ω
ω dm
q


 (1.1) 
Trong đó: 
 Mc là mômen cản của cơ cấu SX ứng với tốc độ ω. 
 Mco là mômen cản của cơ cấu SX ứng với tốc độ ω = 0. 
 Mđm là mômen cản của cơ cấu SX ứng với tốc độ định mức ωđm 
Bộ mụn TĐ - ĐL, Khoa Điện 4 
1 2
ω
M
3
4
McđmMco
ω
đm
1: Đặc tính cơ ứng với q = -1.
2: Đặc tính cơ ứng với q = 0.
3: Đặc tính cơ ứng với q = 1.
4: Đặc tính cơ ứng với q = 2.
q = -1 q = 0 q = 1
q = 2
Ta có các tr−ờng hợp số mũ q ứng với các tr−ờng hợp tải: 
q Mc 
P 
(công suất) 
Loại tải 
-1 ~ ω
1
 Const 
 ứng với tr−ờng hợp đặc tính cơ của cơ cấu máy 
quấn dây, cuốn giấy, cơ cấu truyền động chính của 
các máy cắt gọt kim loại nh− máy tiện. 
0 Const ~ω Các cơ cấu nâng-hạ, băng tải, máy nâng vận 
chuyển, truyền động ăn dao máy gia công kim loại. 
1 ~ω ~ω2 Máy phát điện một chiều với tải thuần trở. 
2 ~ω2 ~ω3 Đặc tính cơ của các máy thủy khí: bơm, quạt, chân 
vịt tàu thủy... 
1.2.2 Đặc tính cơ của động cơ điện 
Đặc tính cơ của động cơ điện là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen của động cơ: ω=f(M). 
Đặc tính cơ của động cơ điện chia ra đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo. Dạng đặc tính 
cơ của mỗi loại động cơ khác nhau thì khác nhau và sẽ đ−ợc phân tích trong ch−ơng 2. 
Đặc tính cơ tự nhiên: Đó là quan hệ ω = f(M) của động cơ điện khi các thông số nh− điện áp, 
dòng điện... của động cơ là định mức theo thông số đã đ−ợc thiết kế chế tạo và mạch điện của động 
cơ không nối thêm điện trở, điện kháng... 
Đặc tính cơ nhân tạo: Đó là quan hệ ω = f(M) của động cơ điện khi các thông số điện không 
đúng định mức hoặc khi mạch điện có nối thêm điện trở, điện kháng... hoặc có sự thay đổi mạch 
nối. 
Ngoài đặc tính cơ, đối với động cơ điện một chiều ng−ời ta còn sử dụng đặc tính cơ điện. Đặc 
tính cơ điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ và dòng điện trong mạch động cơ: 
ω = f(I) hay n = f(I). 
Hình 1.2 - Đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất ứng với các tr−ờng 
hợp máy sản xuất khác nhau. 
Bộ mụn TĐ - ĐL, Khoa Điện 5 
Trong hệ TĐĐ bao giờ cũng có quá trình biến đổi năng l−ợng điện - cơ. Chính quá trình biến 
đổi này quyết định trạng thái làm việc của động cơ điện. Ng−ời ta định nghĩa nh− sau: Dòng công 
suất điện Pđiện có giá trị d−ơng nếu nh− nó có chiều truyền từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến 
đổi công suất điện thành công suất cơ Pcơ = M.ω cấp cho máy SX (sau khi đã có tổn thất ∆P). 
Công suất cơ Pcơ có giá trị d−ơng nếu mômen động cơ sinh ra cùng chiều với tốc độ quay, có 
giá trị âm khi nó truyền từ máy sản xuất về động cơ và mômen động cơ sinh ra ng−ợc chiều tố độ 
quay. 
Công suất điện Pđiện có giá trị âm nếu nó có chiều từ động cơ về nguồn. 
Tuỳ thuộc vào biến đổi năng l−ợng trong  ... hq = const: Gặp khú khăn trong 
việc đo điện ỏp. Do người ta khụng đo trực tiếp điện ỏp HQ nờn phải đo giỏn tiếp: cuộn 
dõy đo được nối giữa thõn kim loại của lũ và thanh cỏi thứ cấp MBA. Do vậy điện ỏp đo 
phụ thuộc dũng tải và sự thay đổi dũng của một pha sẽ ảnh hưởng tới hai pha cũn lại như 
ở phương phỏp đầu tiờn. 
3) Phương phỏp điều khiển duy trỡ 
hqI
hqU = Zhq = const: Là phương phỏp điều khiển 
tốt nhất. 
Phương phỏp này điều khiển thụng qua hiệu số cỏc tớn hiệu dũng và ỏp: 
a.Ihq - b.Uhq = b.Ihq(Zohq - Zhq) 
 Trong đú: 
+ a, b là hệ số phụ thuộc hệ số cỏc biến ỏp đo lường (biến dũng, biến điện ỏp) và 
điện trở điều chỉnh trờn mạch. 
+ Zohq, Zhq - Giỏ trị đặt và giỏ trị thực của tổng trở HQ. 
Bộ mụn TĐ-ĐL, Khoa Điện 104 
Phương phỏp này dễ mồi HQ, duy trỡ được cụng suất, ớt chịu ảnh hưởng của dao 
động điện ỏp nguồn cũng như ảnh hưởng lẫn nhau giữa cỏc pha. 
7.5.4 Sơ đồ 1 pha tự động khống chế dịch cực lũ HQ 
Động cơ Đ làm dịch chuyển điện cực lũ hồ quang, được cấp điện từ MĐKĐ. 
MĐKĐ gồm 3 cuộn kớch từ: 
+ CFA: Cuộn phản hồi õm ỏp. 
+ CĐC2: Cuộn làm việc theo chế độ bằng tay, được cấp điện từ nguồn ngoài qua 
một bộ tay gạt: 
 (1-2) + (3-4): Nõng điện cực (N). 
 (9-10) + (11-12): Hạ điện cực (H). 
 + CĐC1: Cuộn làm việc ở chế độ tự động, được đúng bằng cỏc tay gạt (5-6) + (7-
8). 
Dũng điện qua cuộn CĐC1 ICĐC1 phụ thuộc vào U5R - U4R. Trong đú: U5R tỉ lệ với 
dũng điện hồ quang, lấy từ bộ chỉnh lưu 1CL, điện ỏp của bộ chỉnh lưu 1CL lại lấy từ thứ 
cấp của bộ biến dũng BD. 
U4R lấy từ bộ chỉnh lưu 2CL. Điện ỏp đặt lờn 2CL tỉ lệ với điện ỏp của hồ quang. 
Chế độ tự động: 
Khi mạch chớnh cú điện, do hồ quang chưa phỏt sinh nờn lỳc này Uhq = max cũn Ihq 
= 0. => U5R = 0 cũn U4R = max. 
-> Trờn cuộn CĐC1 cú dũng chảy qua, tạo sức từ động F1. 
Sức từ động tổng: Ft = F1 - FA. 
Do Ihq = 0 nờn lỳc này rơle dũng điện RD chưa tỏc động -> 3R được nối tiếp với 
cuộn CĐC1 -> Làm cho F1 bị giảm xuống. Đồng thời lỳc này cực tớnh (+) của động cơ Đ 
đang ở cực phớa trờn -> điụt 3CL trờn mạch lực thụng -> 7R bị nối tắt -> dũng qua cuộn 
CFA tăng -> FA tăng lờn. => Kết quả là làm cho sức từ động tổng Ft giảm xuống -> điện 
ỏp ra của MĐKĐ giảm -> đụng cơ Đ quay chậm -> điện cực được hạ xuống chậm. 
Khi điện cực chạm vào kim làm phỏt sinh hồ quang, lỳc này Ihq = max cũn Uhq ≈ 0. 
Kết quả là U5R = max, U4R ≈ 0, do đú dũng điện trong cuộn CĐC1 đảo chiều (dẫn đến sức 
từ động đảo chiều) và lỳc này rơle dũng điện RD tỏc động, tiếp điểm RD dúng lại làm 3R 
bị nối tắt, làm cho dũng điện qua cuộn CĐC1 tăng lờn dẫn đến F1 tăng lờn. Đồng thời lỳc 
này cực tớnh (+) của động cơ Đ ở phớa dưới nờn điụt 3CL bị khúa, điện trở 7R được đưa 
vào nối tiếp với cuộn CFA, làm giảm FA, kết quả làm sức từ động tổng Ft tăng lờn. 
MĐKĐ phỏt điện ỏp cấp cho động cơ Đ kộo điện cực lờn nhanh. 
Đồng thời lỳc này điụt 4CL thụng, rơle ỏp RA tỏc động, tiếp điểm thường kớn của 
nú mở ra làm cuộn dõy rơle thời gian RTh mất điện, tiếp điểm thường mở mở chậm RTh 
đưa điện trở 9R nối tiếp cuộn CKĐ làm giảm dũng điện qua cuộn CKĐ. Từ thụng động 
cơ Đ giảm làm tốc độ động cơ Đ tăng lờn, điện cực được kộo nhanh lờn. 
Bộ mụn TĐ-ĐL, Khoa Điện 105 
Quỏ trỡnh đi lờn của điện cực làm Ihq giảm, Uhq tăng. Đến lỳc U4R và U5R xấp xỉ 
bằng nhau thỡ dũng điện qua cuộn CĐC1 ICĐC1 ≈ 0, do đú động cơ sẽ dừng quay, điện cực 
cú một khoảng cỏch nào đú đối với kim loại và đảm bảo hồ quang được duy trỡ. 
Trong quỏ trỡnh chỏy của điện cực, điện cực sẽ ngắn dần làm khoảng cỏch giữa điện 
cực và kim loại tăng dần, dẫn đến Ihq giảm, Uhq tăng, thế cõn bằng bị phỏ vỡ. Lỳc này 
dũng trong cuộn CĐC1 khỏc khụng (ICĐC1 ≠ 0), động cơ được khởi động lại, chạy hạ điện 
cực xuống, lập lại thế cõn bằng mới. 
* Tỏc dụng mở chậm của rơle RTh: Chờ cho điện ỏp động cơ đạt định mức rồi 
mới giảm từ thụng φĐ của động cơ. 
7-6. TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ THANG MÁY (4 tiết) 
7.6.1 Đặc điểm cụng nghệ 
Thang mỏy (mỏy nõng) là thiết bị vận tải dựng để chở hàng và người theo phương 
thẳng đứng. 
Những loại thang mỏy hiện đại cú kết cấu cơ khớ phức tạp, hệ truyền động, hệ thống 
khống chế phức tạp - nhằm nõng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn. Tất cả cỏc thiết 
bị điện được lắp đặt trong buồng thang và buồng mỏy. Buồng mỏy thường bố trớ ở tầng 
trờn cựng của giếng thang mỏy. 
Một trong những yờu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang mỏy là phải đảm bảo 
cho buồng thang chuyển động ờm. Buồng thang chuyển động ờm hay khụng, phụ thuộc 
vào gia tốc khi mở mỏy và hóm mỏy. Cỏc tham số chớnh đặc trưng cho chế độ làm việc 
của thang mỏy là: tốc độ di chuyển v(m/s), gia tốc a(m/s2) và độ giật ρ(m/s3). 
Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang mỏy, cú ý nghĩa 
quan trọng, nhất là đối với cỏc nhà cao tầng. 
Trong truyền động của thang mỏy người ta sử dụng một đối trọng nối với buồng 
thang bằng cỏc sợi cỏp, mục đớch để động cơ luụn làm việc ở chế độ động cơ và giảm lực 
căng của cỏp, tăng độ an toàn. 
Buồng thang cú trang bị bộ phanh bảo hiểm, mục đớch để giữ buồng thang tại chỗ 
khi đứt cỏp, mất điện và khi tốc độ di chuyển vượt quỏ (20ữ40)% tốc độ định mức. Ngoài 
ra một số thang mỏy cũn trang bị bộ phận phanh hóm làm việc theo nguyờn tắc: khi động 
cơ Đ kộo buồng thang chưa cú điện thỡ phanh hóm kẹp chặt trục động cơ. Khi động cơ Đ 
cú điện thỡ phanh hóm giải phúng trục động cơ để cho buồng thang di chuyển. 
Bố trớ cỏc nỳt ấn trờn thang mỏy: Ở mỗi cửa tầng cú nỳt ấn gọi tầng, bờn trong 
buồng thang cú cỏc nỳt ấn đến tầng. 
7.6.2 Vấn đề dừng chớnh xỏc thang mỏy 
Buồng thang của thang mỏy cần phải dừng chớnh xỏc so với mặt bằng của tầng cần 
dừng sau khi ấn nỳt dừng. Nếu buồng thang dừng khụng chớnh xỏc sẽ gõy ra cỏc hậu quả 
sau: 
Bộ mụn TĐ-ĐL, Khoa Điện 106 
- Đối với thang mỏy chở khỏch sẽ làm cho hành khỏch ra, vào khú khăn, tăng thời 
gian ra, vào của hành khỏch, dẫn đến giảm năng suất. 
- Đối với thang mỏy chở hàng, gõy khú khăn trong việc xếp và bốc dỡ hàng. Trong 
một số trường hợp cú thể khụng thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng. 
* Quỏ trỡnh hóm buồng thang xảy ra như sau: 
Khi buồng thang đi đến gần sàn tầng, cụng tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh lờn hệ 
thống điều khiển động cơ để dừng buồng thang. 
Trong khoảng thời gian ∆t (là thời gian tỏc động của thiết bị điều khiển), buồng 
thang đi được quóng đường là: 
S' = Vo.∆t, [m] 
Trong đú Vo là tốc độ của buồng thang lỳc bắt đầu hóm. 
Khi cơ cấu phanh tỏc động là quỏ trỡnh hóm buồng thang. Trong thời gian này, 
buồng thang đi được một quóng đường S''. 
S'' = 
)( Cph
o
FF
mV
±2
2
, [m] 
Trong đú: 
 m - Khối lượng cỏc thành phần chuyển động của buồng thang, [kg]. 
 Fph - Lực phanh, [N] 
 FC - Lực cản tĩnh. Dấu (+) hoặc (-) trong biểu thức phụ thuộc vào chiều tỏc 
dụng của lực FC: khi buồng thang đi lờn (+) và khi buồng thang đi xuống (-). 
Quóng đường buồng thang đi được từ khi cụng tắc chuyển đổi tầng cho lệnh dừng 
đến khi buồng thang dừng tại sàn tầng là: 
S = S' + S'' = Vo.∆t + 
)( Cph
o
FF
mV
±2
2
m
Vo
Smin
Smax
S
A'
A
A''
Để dừng chớnh xỏc buồng thang, cần tớnh 
đến một nửa hiệu số của hai quóng đường trượt 
khi phanh buồng thang đầy tải (Smax) và phanh 
buồng thang khụng tải (Smin) theo cựng một 
hướng di chuyển. Như vậy, cụng tắc chuyển đổi 
tầng đặt cỏch sàn tầng một khoảng cỏch nào đú 
làm sao cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai 
quóng đường Smax và Smin. 
Sai số lớn nhất (độ dừng khụng chớnh xỏc 
lớn nhất) là: 
∆S = 
2
minmax SS − 
Ta thấy sai số này phụ thuộc chủ yếu vào cỏc tham số: tốc độ thang mỏy trước khi 
dừng, thời gian trễ của cỏc tớn hiệu điều khiển, khối lượng buồng thang, lực cản khi hóm. 
Bộ mụn TĐ-ĐL, Khoa Điện 107 
7.6.3 Hệ thống tự động khống chế thang mỏy tốc độ trung bỡnh 
Hệ thống truyền động điện dựng cho thang mỏy tốc độ trung bỡnh thường là hệ 
truyền động xoay chiều với động cơ khụng đồng bộ 2 cấp tốc độ. Hệ này đảm bảo dừng 
chớnh xỏc cao, thực hiện bằng cỏch chuyển tốc độ của động cơ xuống thấp (Vo) trước khi 
buồng thang sắp đến sàn tầng. 
Cầu dao CD và ỏptụmỏt Ap: Đúng nguồn cung cấp cho hệ truyền động. 
Đ: Động cơ quay buồng thang. Khi cỏc tiếp điểm của cỏc cụng tắc tơ: 
 N +C : Buồng thang sẽ được nõng lờn với tốc độ cao. 
 N + T : Buồng thang được nõng lờn với tốc độ thấp. 
 H + C : Buồng thang được hạ với tốc độ cao. 
 H + T : Buồng thang được hạ với tốc độ thấp. 
NCH: Nam chõm của phanh hóm điện từ. Khi cụng tắc tơ N hoặc H cú điện sẽ 
làm cho NCH , phanh hóm giải phúng trục cho động cơ Đ kộo buồng thang di chuyển. 
Cỏc đốn Đ1 ữ Đ5 là 5 đốn ở cỏc cửa tầng. Đ6 là đốn chiếu sỏng ở trong buồng 
thang. 
1CT ữ 5CT là cỏc cụng tắc ở cỏc cửa tầng. 
Cỏc cụng tắc chuyển đổi tầng 1CĐT ữ 5CĐT cú 3 vị trớ, đõy là cỏc cảm biến dừng 
buồng thang và xỏc định vị trớ thực của buồng thang so với cỏc tầng. Khi buồng thang ở 
dưới một tầng nào thỡ cụng tắc CĐT tương ứng mà buồng thang đó đi qua được gạt về bờn 
trỏi. Khi buồng thang ở trờn tõng nào thỡ cỏc cụng tắc CĐT tương ứng mà buồng thang đó 
đi qua được gạt về bờn phải. 
Điều khiển hoạt động của thang mỏy được thực hiện từ hai vị trớ: Tại cửa tầng bằng 
nỳt ấn gọi tầng 1GTữ5GT và trong buồng thang bằng cỏc nỳt bấm đến tầng 1ĐTữ5ĐT. 
Để dừng buồng thang tại mỗi sàn tầng, trong sơ đồ dựng hóm cuối HC đặt trong 
buồng thang. HC cú thể bị ấn hở ra do cỏc chốt cơ khớ đặt ở cỏc sàn tầng hoặc khi cuộn 
dõy 2NC (17) sẽ hỳt tiếp điểm HC(14). 
Hóm cuối 1HC(1) và 2HC(1) liờn động với sàn buồng thang. Nếu trong buồng thang 
cú người, tiếp điểm của chỳng mở ra. 
1HC nối song song với cụng tắc cửa buồng thang CBT, nờn dự 1HC mở nhưng 
mạch vẫn được nối liền qua CBT. 
Khi cú người vào trong buồng thang thỡ HC2 (1), làm cho cuộn dõy rơle trung gian 
RTr (1), tiếp điểm thường kớn của nú RTr làm cỏc đốn Đ1ữĐ6 sỏng lờn bỏo hiệu buồng 
thang đang làm việc và chiếu sỏng buồng thang. HC2 (1) cũng sẽ làm cỏc nỳt ấn gọi tầng 
1GTữ5GT mất tỏc dụng. 
2PKữ5PK: Cỏc chốt then cài cửa tầng. 
1PK: Được đúng bởi nam chõm (cuộn dõy) 1NC(16). 
FBH: Cụng tắc hành trỡnh liờn động với phanh hóm điện từ. 
Bộ mụn TĐ-ĐL, Khoa Điện 108 
* Điều kiện làm việc: 
Thang mỏy chỉ được phộp làm việc khi đó cú đủ cỏc điều kiện liờn động: 
 + 1D kớn, 2D kớn, 3D kớn, CT kớn, FBH kớn. 
 + 1CT ữ 5CT kớn (cỏc cửa tầng đó đúng). 
 + Cửa buồng thang đúng: CBT kớn. 
* Nguyờn lý hoạt động 
a) Buồng thang đang ở tầng số 1, hiện cú một khỏch ở tầng 1 muốn lờn tầng 5: 
Khỏch vào buồng thang, cỏc điều kiện làm việc đó đủ: tiếp điểm HC2 (1) làm cuộn 
dõy RTr (1) -> tiếp điểm thường kớn RTr -> cỏc đốn Đ1ữĐ6 sỏng lờn, cỏc nỳt gọi tầng 
mất tỏc dụng. 
Khỏch ấn vào nỳt đến tầng 5ĐT trong buồng thang -> cú xung 5ĐT(2) -> cuộn dõy 
5RT (2) -> tiếp điểm 5RT (3) -> cuộn dõy C (12) -> tiếp điểm C (15) -> cuộn dõy 
2NC (17) hỳt tiếp điểm HC(14) (đặt ở trờn buồng thang) hở ra để cho tiếp điểm HC(14) 
khụng bị gạt bởi cỏc chốt cơ khớ ở cỏc sàn tầng 1,2,3,4. 
Đồng thời tiếp điểm C (15) sẽ làm cho cuộn dõy 1NC (16) -> hỳt tiếp điểm cơ khớ 
PK1 (12) -> cuộn dõy N (13) (do tiếp điểm 5RT (20) + tiếp điểm 5CĐT đang nằm về bờn 
trỏi). 
Kết quả ta cú cỏc cụng tắc tơ N +C : Động cơ quay đưa buồng thang đi lờn với tốc 
độ cao. 
Khi khỏch thả nỳt ấn 5ĐT(2) ra, cuộn dõy của cụng tắc tơ nõng N(13) được duy trỡ 
bởi tiếp điểm T (13) + N (13). 
Buồng thang di chuyển nhanh qua cỏc tầng 1,2,3,4 làm cỏc cụng tắc chuyển đổi tầng 
1CĐT, 2CĐT, 3CĐT, 4CĐT bị gạt về bờn phải. 
Khi buồng thang chạy đến gần sàn tầng số 5, nú sẽ gạt 5CĐT vào giữa, làm cho 
cuộn dõy C (12) và cuộn dõy 5RT (2) -> tiếp điểm C (15) -> cuộn dõy 2NC (17) -> tiếp 
điểm cơ khớ HC (14): phục hồi tiếp điểm cú khớ HC để chuẩn bị cho HC gạt vào chốt cơ 
khớ ở sàn tầng 5. Đồng thời lỳc này tiếp điểm thường kớn C (18) -> cuộn dõy cụng tắc tơ 
T (18). Kết quả cỏc cụng tắc tơ sau cú điện: N + T , buồng thang được nõng lờn với tốc 
độ thấp. 
Mạch duy trỡ lỳc này là HC (14) + N (13). 
Khi động cơ chạy đến ngang sàn tầng 5, chốt cơ khớ ở sàn tầng 5 gạt vào HC(14) 
làm HC (14) làm mạch duy trỡ bị mất, cuộn dõy N (13) -> tiếp điểm N (17) -> cuộn dõy 
cụng tắc tơ T (18). Cả 2 cụng tắc tơ N và T đều mất điện làm động cơ Đ mất điện và 
phanh hóm kẹp chặt trục động cơ Đ làm động cơ Đ dừng lại. 
Bộ mụn TĐ-ĐL, Khoa Điện 109 
b) Buồng thang đang ở tầng số 5, hiện cú một khỏch ở tầng 2 muốn dựng thang 
mỏy: 
Khỏch bấm nỳt gọi tầng 2GT, lỳc này nỳt gọi tầng chỉ cú hiệu quả khi trong thang 
mỏy khụng cú người, do đú tiếp điểm HC2 (1). 
Khi ấn 2GT(9) thỡ cuộn dõy 2RT (8) -> tiếp điểm 2RT (9) -> cuộn dõy C (12) -> 
tiếp điểm C (15) -> cuộn dõy 2NC (17) hỳt tiếp điểm cơ khớ HC(14) (đặt ở buồng thang) 
hở ra để nú khụng gạt vào cỏc chốt cơ khớ ở cỏc sàn tầng 5,4,3. 
Đồng thời tiếp điểm C (15) cũng sẽ làm cuộn dõy 1NC (16) làm hỳt tiếp điểm 
PK1 (12), do đú cuộn dõy cụng tăc tơ H (14). Kết quả H +C : Buồng thang được hạ với 
tốc độ cao. 
Khi hành khỏch thả nỳt ấn 2GT thỡ mạch được duy trỡ bởi tiếp điểm H (14) + 
T (13). 
Buồng thang hạ nhanh qua cỏc tầng 5,4,3 làm gạt cỏc cụng tắc chuyển đổi tầng 
5CĐT, 4CĐT, 3 CĐT về bờn trỏi. 
Khi buồng thang gần đến sàn tầng số 2 từ phớa trờn làm gạt cụng tắc 2CĐT vào 
giữa, làm cho cỏc cuộn dõy C (12) + 2RT (8), do đú tiếp điểm C (15) -> cuộn dõy nam 
chõm 2NC (17) làm cho tiếp điểm HC(14) được phục hồi để chuẩn bị gạt vào chốt cơ khớ 
ở tầng 2. Đồng thời tiếp điểm thường kớn C (18) làm cho cuộn dõy T (18). Kết quả là cỏc 
cụng tắc tơ H + T : buồng thang được hạ với tốc độ thấp. 
Mạch duy trỡ lỳc này là cỏc tiếp điểm HC (14) + H (14). 
Khi buồng thang hạ đến sàn tầng số 2, chốt cơ khớ ở sàn tõng 2 ấn vào HC(14) làm 
HC (14), làm hở mạch duy trỡ, cỏc cụng tắc tơ H và T mất điện làm động cơ Đ bị cắt 
điện, nam chõm điện kẹp chặt trục động cơ làm buồng thang dừng lại. 
Khỏch vào buồng thang, nếu chọn đến tầng nào thỡ quỏ trỡnh diễn ra tương tự như 
trường hợp đi từ tầng 1 đến tầng 5 đó phõn tớch ở trờn. 
Tài liệu tham khảo 
1. Trang bị điện - điện tử cụng nghiệp, Vũ Quang Hồi, NXB Giỏo Dục - 2000. 
2. Điều khiển tự động truyền động điện, Trịnh Đỡnh Đề, Vừ Trớ An, NXB Đại học và Trung học 
chuyờn nghiệp - 1983. 
3. Giỏo trỡnh truyền động điện tự động, ThS. Khương Cụng Minh, Tài liệu lưu hành nội bộ Bộ mụn 
Tự động-Đo Lường, ĐHBK - Đại học Đà Nẵng. 
4. Truyền động điện, Bựi Quốc Khỏnh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, NXB KH và KT - 
2001. 
5. Trang bị điờn- điện tử mỏy gia cụng kim loại, Nguyễn Mạnh Tiến, Vũ Quang Hồi, NXB Giỏo 
Dục. 
6. Trang bị điờn- điện tử mỏy scụng nghiệp dựng chung, Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn 
Thị Liờn Anh, NXB Giỏo Dục. 
7. Cơ sở truyền động điện tự động, Tsilikin M. G. (sỏch dịch), NXB KH và KT - 1977. 
8. Điện tử cụng suất và điều khiển động cơ điện, Cyril W. Lander (sỏch dịch), NXB Khoa học và 
Kỹ thuật - 1993. 
9. Điện tử cụng suất, Nguyễn Bớnh, NXB Khoa học và Kỹ thuật - 2000