TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG

KỸ THUẬT ĐIỆN - KHÍ NÉN
LÝ THUYẾT

Hà Nội, tháng 06-2021


KỸ THUẬT ĐIỆN - KHÍ NÉN
LÝ THUYẾT
CÁC NỘI DUNG ĐƯỢC TRÌNH BÀY
☺ Lý thuyết điện cơ bản
☺ Các thiết bị điện khí nén
☺ Thiết kế mạch
☺ Phụ lục


MỤC LỤC
1

Lý thuyết điện cơ bản....................................................................4

1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4

Điện là gì?................................................................................................4
Điện tĩnh..................................................................................................4
PIN, Dịng Điện Một Chiều...................................................................4

Các Thiết Bị Tiêu Thụ Điện...................................................................6
Máy Phát Điện........................................................................................6

1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5

Các định luật cơ bản.............................................................................7
Mạch Điện Cơ Bản................................................................................7
Định luật Ohm.........................................................................................7
Kết nối nối tiếp........................................................................................9
Mắc song song.......................................................................................9
Định luật Kirchhoff................................................................................10

1.3

Từ Trường..............................................................................................10

2

Các thiết bị điện khí nén..............................................................18

2.1 Cảm biến từ trên xi lanh.....................................................................18
2.1.1 Nguyên lý..............................................................................................18
2.1.2 Phương pháp lắp đặt..........................................................................18
2.2 Van Điện Từ...........................................................................................21
2.2.1 Tác Động Trực Tiếp.............................................................................21

2.2.2 Tác Động Gián Tiếp.............................................................................23
2.3

Các thiết bị điều khiển........................................................................25

3

Thiết kế mạch...............................................................................29

3.1

Tiêu Chuẩn.............................................................................................29

3.2

Mạch điện khí nén................................................................................30

4

Phụ lục..........................................................................................46

4.1

Tiêu chuẩn.............................................................................................46

4.2

Ký hiệu IEC............................................................................................46

4.3


Bậc Bảo Vệ............................................................................................50

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

3


1 Lý thuyết điện cơ bản
1.1 Điện là gì?
1.1.1 Điện tĩnh
Từ ĐIỆN xuất phát từ Ai Cập cổ. Đã có khám phá rằng, thanh hổ phách
tạo lực lạ hút tóc người và tạo tia lửa. Tên Ai Cập của hổ phách là ---(elektron)
và các khám phá sâu hơn về các hiện tượng bí ẩn, lực này mang "điện". Điều mà
người Ai Cập cổ phát hiện ra nay gọi là "Điện tĩnh" và chúng ta biết rằng có
"trường điện tĩnh" xung quanh vật tích điện, tương tự trường điện từ.
Thậm chí đến thời đại máy tính ngày nay, năng lượng hạt nhân và các
nghiên cứu về vật liệu siêu dẫn, câu hỏi "Điện là gì?" cịn chưa thể giải đáp hết.
Chúng ta chỉ có thể quan sát và mơ tả các tác động của điện và chúng ta biết
rằng có sự khác biệt khi thay đổi vật liệu (như kim loại chẳng hạn), nhưng chúng
ta khơng biết chính xác đó là gì.
Điện tĩnh khơng thể được sử dụng như nguồn điện. Điện áp có thể tăng rất
cao, nhưng dịng điện lại rất nhỏ và khi mất điện, mọi thứ biến mất mãi đến khi
sự ma sát tạo ra điện trường mới. Ứng dụng năng lượng điện cần một nguồn
khác.
1.1.2 PIN, Dòng Điện Một Chiều
Count Alessandro Volta là nhà vật lý người Ý, sống từ năm 1745 đến
1827, đã có một số khám phá và sáng chế quan trọng. Sáng chế quan trọng nhất
là PIN. Nguyên lý của PIN là hai tấm kim loại khác nhau, ở giữa có vật lót
giống felt, nằm trong dung dịch acid. "Bánh mì kẹp thịt" đơn giản này tạo ra

dòng điện. Để gia tăng năng lượng, Volta gia tăng số lượng các ổ bánh này và có
được nguồn điện có thể dùng được. "Chuỗi Điện Áp" này là nguồn cung cấp
điện trong thời gian dài. Điện áp phụ thuộc vào 2 bản cực. Chúng ta biết kiểu
thành phần, như mơ tả ở trên là "PIN khơ".
Cịn có loại được gọi là "PIN ướt", hoặc "PIN Galvanic", được phát triển
bởi L. Galvani (1737-1798), nhà vật lý người Ý và giáo sư y khoa ở Bologna.
PIN galvanic gồm có vessel có chứa acid sulfuric (như "electrolyte"), thanh
đồng và thanh kẽm. Thanh đồng có khuynh hướng nhường điện tích cho thanh
kẽm và hình thành dịng điện khi kết nối hai thanh với dây dẫn.

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

4


Axit Sulfuric được diluted
Thanh kẽm
Thanh đồng

Hình 1.1 - PIN “ướt” lúc trước

Điều gì đã xảy ra? Câu trả lời cho câu hỏi này ẩn chứa một năng lượng bí
ẩn nào đó. Để hiểu tồn diện vấn đề, nhiều thí nghiệm hóa học tìm ra các câu
mơ tả đơn giản nhưng chính xác. Điều này khơng chỉ để giải thích ngun lý
hoạt động của PIN từ xưa đến nay, mà chúng ta cần biết về các hiện tượng tương
tự khi thảo luận về điện tử,, đặc biệt là linh kiện bán dẫn.
Giới thiệu ngắn: Ký hiệu Oxy là O, Hydro là H. Ví dụ trong nước, hai
nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy kết hợp tạo thành một phân tử. Ký hiệu
là H2O. Acid Sulfuric là H2SO4. Có nghĩa là mỗi phân tử bao gồm hai nguyên
tử hydro, một nguyên tử sulfur và bốn nguyên tử oxy.

Acid sulfuric tách lại thành hai phần, H2 và SO4 (Sulphate), tạo ra ion
sulphate mang điện tích âm và ion hydro mang điện tích dương.
Ion là gì? Nguyên tử của tất các các vật liệu chủ yếu bao gồm hạt nhân và
một số điện tích bao quanh. Số điện tích hình thành vật liệu. Ví dụ như: Oxy có
tám điện tích xoay quanh hạt nhân theo 2 lớp. Lớp bên trong có hai và lớp bên
ngồi có sáu. Tương tự, nhưng chỉ năm điện tích ở lớp bên ngồi tạo Nitơ. Hạt
nhân giữ các điện tích bằng lực điện giữ tồn hệ thống ở trạng thái cân bằng.
Nếu vì, sự tác động từ bên ngồi, một điện tích rời khỏi quĩ đạo của nó, ngun
tử mất đi và tích điện dương - nó được gọi là ion dương. Tương tự, điện tích
nhập vào quĩ đạo của một nguyên tử khác, vì thề thêm vào điện âm và trở thành
ion âm. Trở lại trường hợp của PIN:
Kẽm giải thốt các ion kẽm mang điện tích dương và dung dịch acid. Vì
thế, số điện tích âm cịn lại trong thanh kẽm. Tiến trình này xảy ra mãi khi đạt
trạng thái cân bằng. Điều tương tự xảy ra trên thanh đồng, nhưng thanh kẽm vẫn
tích điện âm cao hơn, hay nói theo cách khác, thanh kẽm tích nhiều điện tích
hơn thanh đồng. Nếu kết nối bởi sợi dây kim loại ở đầu mỗi thanh kim loại, điện
tích sẽ di chuyển từ thanh kẽm sang thanh đồng: tức dịng điện được tạo ra.
Sự khác biệt về tích điện giữa hai thanh kim loại được gọi là điện thế hoặc
là lực điện. Đơn vị đo là Volt, mang tên của nhà phát minh đầu tiên ra năng
Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

5


lượng điện. Trong tiếng Anh, điện thế thường được gọi là "Điện Áp". Các đề cập
ở trên về Kẽm/Đồng tạo ra năng lượng diện điện động 1.1 Volt.
Khi ô galvanic đang hoạt động, điện tích di chuyển xuyên qua các
electrolyte từ thanh kẽm đến thanh đồng. Điều này tạo ra electrolytical
decomposition. Hydro được hình thành bao phủ điện cực đồng với một mantle
của bulb nhỏ và sự dịch chuyển của điện tích dừng. Phần cịn lại của acid

sulfuric tác dụng với kẽm. Điều này nhanh chóng làm giảm năng lượng điện
động. Để ngăn ngừa điều này, thanh đồng được phủ bởi vật liệu có thể bind
hydro và chuyển đổi thành nước bằng cách giải thoát oxy. Điều này cho phép ô
hoạt động đến khi tất cả kẽm bị ăn mòn hết.
Trả lời khái quát câu hỏi đầu đề: "Điện là dịng di chuyển của các hạt
mang điện tích".
1.1.3 Các Thiết Bị Tiêu Thụ Điện
Ơ "Tiêu Thụ" tương tự ơ galvanic, thay vì là thanh đồng và thanh kẽm, thì
nó có hai thanh dẫn điện. Thanh electrolyte chống ăn mòn bởi acid. Điều này
chưa làm hệ thống làm việc, nhưng bề mặt của tấm kim loại sẽ sớm bị phủ bởi
lead, sản phẩm kết hợp của lead với acid sulfuric.
Trước khi tích điện chúng ta có lead sulphate, PbSO4 trên cả hai tấm kim
loại và electrolyte, acid sulphuric H2SO4.
Bằng cách cho phép dịng điện một chiều chạy qua ơ dẫn, hydro (H2)
chạy đến đĩa tích điện âm và SO4 chạy đến đĩa tích điện trái dấu. Có thể hiểu,
hydro kết hợp lead sulphate vào lead thuần khiết. Trên đĩa còn lại thì SO4 của
acid kết hợp lại thành acid sulphuric. Phương trình: PbSO4 + PbSO4 + 2 H2O
=> Pb + PbSO4 + 2 H2SO4. Theo biểu thức trên, hai đĩa đều có giá trị bằng
nhau; bạn sẽ tìm ra kết quả tương tự của tất cả các nguyên tố ở cả hai phía của
phương trình, mặc dù có kết hợp lại.
Phản ứng xảy ra ngược lại khi tiêu thụ xảy ra và dòng điện chạy theo
hướng ngược lại:
Pb + PbSO4 + 2 H2SO4 => PbSO4 + PbSO4 +2 H2O.
Tiến trình này tạo ra lực hút điện khoảng 2 Volt giữa 2 cặp điện cực và có
thể lặp lại tiến trình này bằng cách nạp lại điện. Để tạo ra 6 Volt, ba ô được nối
liên tiếp.
1.1.4 Máy Phát Điện
Nguồn cấp điện giờ được tạo ra bởi máy phát, dẫn động bởi nước hoặc
cánh dẫn hơi nước hoặc từ các nguồn khác. Lượng lớn năng lượng được chuyển
thành điện năng và phân phối liên lục địa bằng đường dây cao áp.


Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

6


Nguyên lý hoạt động dựa trên lực hút nam châm, ta sẽ thảo luận ở phần
sau. Chúng ta sẽ giải thích nguyên lý hoạt động trong phần mang tên "Máy Phát
Điện".
1.2 Các định luật cơ bản
1.2.1 Mạch Điện Cơ Bản
Một mạch điện cơ bản ln là vịng kín, với ba phần thiết yếu sau:
 Nguồn cung cấp
 Tải
 Phần tử đóng ngắt mạch

Đèn
(tắt)

Mở cơng tắc

Dịng điện

Đóng cơng tắc

Hình 1.2 - Mạch điện cơ bản; a: tiếp điểm mở, đèn tắt; b: tiếp điểm đóng, đèn sáng

Nguồn điện có thể là PIN (như trong hình 0.0), tích điện, máy phát điện
đều có nguồn gốc như là nguồn cung cấp điện chủ yếu. Khơng có các thiết bị
này thì khơng có lực di chuyển các điện tích.

Tải có thể là đèn, cuộn dây, dây đốt,... Khơng có tải, "ngắn mạch" sẽ xảy
ra khi nối hai cực của nguồn điện chung với nhau. Nghĩa là, dòng điện cung cấp
bởi nguồn điện sẽ đạt cực đại và có thể đủ lớn để làm nóng và nung chảy dây
dẫn. Đó là lý do vì sao nguồn điện cần được bảo vể bởi cầu chì; cầu chì là một
sợi dây dẫn mãnh dễ bị nung chảy và đứt ra khi quá dòng để tránh hỏa hoạn.
Phần tử đóng ngắt mạch cần để đóng ngắt tải. Chúng có thể ở bất kỳ đâu
trong mạch. Chúng đóng và ngắt mạch điện. Tiếp điểm "mở" khi không tiếp xúc
và "đóng" khi có tiếp xúc giữa hai đầu.
Chú ý rằng chúng có nghĩa ngược lại trong các van khí nén: van được gọi
là "mở" khi nó có kết nối với ngõ vào và ngõ ra và "đóng" khi nguồn cấp bị
ngắt.
1.2.2 Định luật Ohm
Định luật Ohm mô tả mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở.
Chúng ta có thể so sánh như sau:


Điện áp so sánh với áp suất vì cả hai cùng là thế năng,
Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

7




Dịng điện so sánh với lưu lượng dịng khí vì cả hai được tao ra bởi
hai nguồn thế năng riêng biệt ở trên. Surplus của phân tử khí trong vessel
được nén tìm thấy cách mà, ví dụ buồng xylanh có áp suất thấp hơn (mật
độ phân tử khí ít hơn), chính xác như dịng chảy điện tích surplus từ thanh
kẽm sang thanh đồng trong PIN.




Điện trở so sánh với khả năng của dịng chảy. Tuy nhiên trong kỹ
thuật khí nén thì khơng có đơn vị cho điện trở, nhưng có đơn vị cho
nghịch đảo của nó. Nghịch đảo của điện trở trong kỹ thuật điện được gọi
là Điện dẫn G. Đơn vị của nó là S (Siemens), S = 1/W. Phần tử khí nén
của điện dẫn G là Khả năng Dòng chảy, được đo bằng tiết diện của mặt
cắt ngang S theo đơn vị mm2, hoặc so sánh với hệ số lưu lượng là kv hoặc
Cv.



Lý giải về PIN giúp chúng ta hiểu điện trở, điên áp và dòng điện có
thể là gì: nó là vấn đề vì sao mà các hạt mang điện tích có thể dễ dàng di
chuyển giữa các nguyên tử. Sự di chuyển này phụ thuộc loại vật liệu được
dùng trong nối kết, chiều dài và tiết diện của dây dẫn. Một dây lớn và
ngắn có điện trở nhỏ hơn dây nhỏ và dài. Điều này tương tự khi so sánh
với ống dẫn khí nén.



Đối với một vật liệu xác định, chủ yếu là đất nung hoặc là kiếng
khơng cho phép điện tích di chuyển qua lại thì trở kháng của nó là vơ
cùng lớn. Những vật liệu này được gọi là “Vật Cách Ly”.



Định luật Ohm xác định:




Điện áp bằng tích của dịng điện và trở kháng. V = A . Ohm

Ohm là đơn vị của trở kháng, Ohm. Tuy nhiên, đơn vị này không phù hợp
trong nội dung này, nhưng mà mối liên hệ:
1 V = 1 A . 1 Ohm
1A = a V / 1 Ohm
1 Ohm = 1 V / 1 A
Đơn vị của dòng điện là A (Ampere), là khám phá quan trọng của nhà
toán học người Pháp và nhà vật lý Andre Ampere (1775-1836).
Mẹo nhỏ để nhớ mối liên hệ giữa ba đơn vị trong định luật Ohm có tam
giác ở hình 1.3.

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

8


Hình 1.3 - Tam giác định luật Ohm

1.2.3 Kết nối nối tiếp
Khi Volta muốn có nhiều năng lượng cho phần tử tích điện của ơng ta
hơn, ơng ta kết nối liên tiếp chúng lại và điện thế của các phần tử riêng lẻ được
gộp lại. Đĩa với điện tích làm việc lớn hơn tạo dòng điện lớn hơn. Kết quả tương
tự bằng cách kết nối chúng song song (Hình 0.0).
Tổng trở kháng của số điện trở mắc liên tiếp lá của các giá trị riêng lẻ.
R kết quả = R1 + R2 + ... Rn

Hình 1.4 - Mắc mạch nối tiếp, a là điện trở, b là PIN


Hình 1.4. thể hiện mạch mắc nối tiếp của ba điện trở có giá trị khác nhau.
Điều kiện chung cho bất kỳ kết nối liên tiếp nào trong mạch là, chúng phải cùng
dòng điện. Như trong hàng, dòng điện bằng nhau đang dịch chuyển xuyên qua
tất cả các phần tử. Theo định luật Ohm, áp rơi trên mỗi phần tử tính bởi V = A.
Ohm. Trong hình 1.4a, tổng trở kháng là 3.5 ohm và nếu dòng điện là 2 A, áp
điểm đầu là 12 V sẽ giảm 2 V và còn 10 V khi qua điện trở đầu tiên. Ở điện trở
giữa, áp rơi sẽ rơi 4 V và còn 6 V và điện trở cuối 0.5 ohm làm rơi áp 1 V còn 5
V. Tổng trở kháng 3.5 ohm, tổng rơi áp là 2*3.5 = 7 V.
Trong hình 1.4b, ba PIN mắc nối tiếp. Mỗi PIN tạo 1.5 V và dòng 0.5 A.
PIN thứ nhì mắc cực (-) tiếp xúc cực (+) của PIN thứ nhất. Điểm cực âm đầu có
điện áp 1.5 V và điểm cực âm thứ nhì là 3 V. Hàng nối dài có thể nhiều đến khi
đủ điện áp, với điều kiện tất cả PIN là cùng dòng điện. Số lượng PIN khi mắc
nối tiếp gia tăng điện áp; dòng điện chạy qua mỗi PIN vẫn như cũ.
1.2.4 Mắc song song
Mạch song song, dịng điện có thể được cộng lại và tổng điện trở thấp hơn
điện trở nhỏ nhất. Giá trị điện trở là:
1/R kết quả = 1 / R1 + 1 / R2 + ... 1 / Rn

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

9


Hình 1.5 - Mắc song song, a là điện trở, b là PIN

Hình 1.5a, ba điện trở là 10, 20 và 50 ohm được mắc song song. Trở
kháng tổng là.
1/R kq = 1 / 10 + 1 / 20 + 1 / 50 = 10 / 100 + 5 / 100 + 2 / 100 = 0.17
=> R kq = 100/17 ohm
Tổng dòng điện lúc này là I = 10 V / 100/17ohm = 1.7 A

1.2.5 Định luật Kirchhoff
Định luật này diễn tả cách dòng điện được chia qua số kết nối song song.
Định luật Kirchhoff thể hiện đơn giản: Tổng dòng điện bằng tổng của các thành
phần, hoặc là I tổng = I1 + I2 + ... In
Hình 1.5a, áp trên mỗi điện trở bằng 10 V.
Dòng điện qua điện trở bên trái cùng là 10V/10ohm = 1 A. Theo cách
tương tự, chúng ta có 0.5 A đối với điện trở giữa và 0.2 A cho điện trở bên phải
cùng. Tổng dòng điện lúc này là 1.7 A; kết quả tương tự đạt được khi chúng ta
tính tốn tổng điện trở và áp dụng vào định luật ohm.
Hình 1.5b thể hiện mạch mắc song song của ba PIN. Điện áp bằng nhau cho tất
cả và là điều kiện cho mạch mắc song song là có cùng điện áp. Tổng dòng điện
bằng tổng dòng điện của ba PIN. Điện áp bằng nhau nhưng dịng điện thì lớn
hơn. Được giải thích như là diện tích bề mặt kim loại lớn hơn ba lần nên số điện
tích có thể di chuyển qua nhiều hơn trong cùng một thời gian.
1.3 Từ Trường
-

Nam Châm

Nếu thanh kim loại được đặt vào vùng từ trường, thì nó trở thành nam
châm. Điều này được xem như là có năng lượng để hút các vật bằng sắt. Đường
sức từ thể hiện bởi sự sắp xếp các miếng sắt, được đặt trên tấm giấy trên nam
châm. Nam châm có một đầu được gọi là cực bắc và đầu còn lại được gọi là cực
nam. Nếu nam châm được thả nổi trên mặt nước, một đầu hướng về cực bắc.
Đầu này được gọi là cực bắc.
Hai cực khác dấu hút nhau, hai cực cùng dấu đẩy nhau.
Đường sức từ như trong hình 2.6a.
Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

10



Các nam châm có thể đặt liên tiếp nhau. Từ trường của hai nam châm nối
khác cực lại với nhau, giống như từ trường của một nam châm và có độ lớn bằng
tổng độ lớn của hai từ trường thành phần (hình 2.6b)

Hình 1.6 - Đường sức từ của nam châm

- Điện Từ Trường
Dịng điện và từ trường có mối quan hệ tương hỗ: dòng điện trong dây
dẫn tạo ra trường điện từ, như hình 2.7a. Trường điện từ là tập hợp các "đường
sức từ". Các đường này khép kín xuất phát từ tâm.
- Dẫn điện
Đây là hiện tượng tự nhiên: nếu dây dẫn đi xuyên qua một trường điện từ,
một dòng điện được tạo ra trong sợi dây. Điều này được thể hiện trong hình 2.7b
được đo bởi đồng hồ Ampere: Kim chỉ tại điểm chuẩn trước khi dịch chuyển
(trước) và xoay theo chiều kim khi dịch chuyển.

Hìn
h 1.7. Điện từ dẫn; a: dòng điện a tạo trường điện từ xung quanh dây dẫn
b: trường điện từ a tạo dịng điện trong dây dẫn khi di chuyển nó xun qua
trường điện từ.

Sản phẩm của dòng điện trong vật dẫn điện bằng cách thay đổi từ trường
được gọi là điện từ "dẫn". Hiện tượng này được dùng trong máy phát điện, dòng
điện được tạo ra trong cuộn dây xoay trong trường điện tĩnh. Dòng điện xoay
chiều thay đổi với mỗi bán kỳ và ta có "dịng điện xoay chiều".
Hướng vật dẫn điện di chuyển xuyên qua từ trường quyết định chiều dịng
điện. Nếu vịng dây trong hình 1.7b được chạy ngược lại, kim chỉ của đồng hồ
Ampere xoay theo hướng ngược lại.

- Nguyên lý Phát Điện, Dòng xoay chiều
Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

11


Hiện tượng trong hình 1.7b được ứng dụng vào máy phát điện. Nguyên lý
được cho trong hình 1.8

Hình 1.8 - Nguyên lý máy phát điện

Khi vòng dây được xoay qua crank, hai phần song song nhau cắt đường từ
giữa hai cực nam châm và một dòng điện được tạo ra trong vịng dây. Dĩ nhiên
vịng dây có hai cổ góp mà dịng điện có thể truyền qua thơng qua bề mặt trượt
(hình 1.8b)
Khi crank trong hình 1.8 di chuyển xuống phía bên phía cực nam, dịng
điện trong vịng dây phía trên trong hình 1.8 sẽ chạy xun qua phía crank.
Chúng ta gọi đó là dịng điện dương. Trong phía ngược lại của vòng dây trong
đường từ được cắt theo hướng ngược lại và dòng điện mang giá trị âm. Nếu
chúng ta xem trong hình 1.8 từ phía cực S, dịng điện trong vòng dây ngược
chiều kim suốt bán kỳ cực S và thuận chiều kim khi crank di chuyển đến phần
N. Vì thế dịng điện là thay đổi với mỗi lần, khơng chỉ về hướng mà cịn độ
mạnh. Hình 1.9 thể hiện điều này:
Số đường cắt

Hình 1.9 - Dịng dẫn trong vòng dây xoay trong một chu kỳ.

Trong những giải thích tiếp theo chúng ta xem cùng phần dây ngang và
suốt một chu kỳ từ vị trí 1 trở về vị trí 1 trong hình 1.9. Ở vị trí, khơng có
đường từ nào bị cắt, vì thế dịng điện bằng 0. Ở điểm 2, vài đường bị cắt và dòng

điện bắt đầu chạy theo chiều dương. Số đường bị cắt càng nhiều thì dịng điện
càng lớn và đạt cực trị từ điểm số 1 đến điểm số 10 và trở lại điểm số 1, nhưng
theo chiều ngược lại. Hình b thể hiện độ lớn và dấu của dòng điện ở 12 vị trí; kết
quả là sóng dạng sine. Một sóng như thế này được gọi là "chu kỳ" của dòng
dòng điện xoay chiều. Nếu tốc độ xoay của máy phát là 3000 vòng trên giây,
dòng điện xoay chiều (AC) thay đổi cực 50 lần trên giây. Điều này được gọi là
dòng AC 50Hz (HZ = Hertz) đơn vị là "tần số", là số sóng trong một giây.
- Máy Biến áp
Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

12


Chúng ta xem sơ qua nguyên lý của máy biến áp:

Dịng điện

Dịng điện

Nguồn

Điện áp

Điện áp

Hình 1.10. Ngun lý của máy biến áp
Bao gồm hai (hay hơn) cuộn dây, quấn trên cùng lõi sắt như trong hình
1.10a. Theo luật tương tác, dịng điện xoay chiều khơng chỉ tạo ra từ trường
xoay chiều, mà còn xảy ra hiện tượng: từ trường xoay chiều còn tạo ra dòng
điện xoay chiều trong cuộn dây phía thứ cấp. Qua sự dịch chuyển pha giữa dịng

điện và điện áp như trong hình 1.10b, ngồi ra cịn có sự dịch chuyển pha giữa 2
từ trường.
Trong hình 1.10b, cuộn dây "sơ cấp" có số vịng dây nhiều. Nguồn AC tạo
ra điện áp cao có dịng điện thấp. Ở cuộn dây thứ cấp với ít số vịng dây hơn,
chúng ta có điện áp thấp có dịng điện cao, là cơng suất w bằng điện áp nhân
dịng điện. Chúng ta có lựa chọn giữa chuyển đổi điện áp cao sang điện áp thấp
hay ngược lại.
- Cuộn dây
Cuộn dây quấn trên lõi tobular của vật liệu không là nam châm tập trung
các đường sắt từ được cho trong hình 1.10a: cuộn dây với đường sức từ giống
như máy bơm, tạo lưu lượng lớn.
Điểm mà các đường từ trường vào và ra lõi nam châm, được gọi là "cực",
giống như nam châm, còn được chỉ là "bắc" và "nam".
Trường hợp thanh kim loại dùng trong hình 1.10a là sắt thì dịng từ mạnh
hơn. Vì dịng sức từ mạnh hơn ngàn lần khi qua thanh sắt so với đi qua khơng
khí.
Lõi sắt đứng n

Cuộn dây
Khoảng hở khơng khí
Lõi sắt di chuyển

Hình 1.11. Điện từ và nguyên lý nâng nam châm
Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

13


Hình 1.11b thể hiện việc nâng nam châm thực tế. Nó có phần sắt đứng
yên có dạng chữ U với một gờ nhỏ ở giữa. Cuộn dây được đặt ở phần đứng yên,

cố định trên gờ giữa. Phần di chuyển hình chữ T được kéo sát vào khi cuộn dây
được cấp điện. Theo thiết kế, mạch sắt có ba khoảng hở khí bằng nhau để đạt lực
hút cực đại giữa hai phần thanh sắt. Lực này được ứng dụng để di chuyển các
phần cơ khí, như trong van điện từ, đóng hay ngắt dịng xoay chiều.
Lực nam châm phụ thuộc phần lớn vào khoảng hở khơng khí giữa hai tấm
kim loại.
Lực nam châm
Vị trí cuối cùng của lõi sắt di chuyển

Hình 1.12 - Mối liên hệ giữa lực nam châm và khoảng hở khơng khí e

Biểu đồ hình 1.12 thể hiện điều này, với các số liệu thực tế, là lõi di
chuyển trong cuộn dây điện từ:
Cuối cùng, với khoảng cách 0.6mm giữa phần lõi di chuyển và phần kim
loại ở phía trên thì lực tác động khoảng 4 N.
Ở giữa khoảng di chuyển, 0.3 mm trước khi chạm vật, lực hút tăng đạt
khoảng 6 N.
Ở khoảng cách 0.1 mm trước khi chạm nhau, lực hút đạt trên 12 N.
- Kích q dịng cuộn dây DC
Thời gian tác động của cuộn dây DC có thể được rút ngắn bởi việc áp vào
một điện áp cao hơn điện áp thông thường trong vài mili giây. Điều này tạo ra
hiệu ứng tương tự inrush của cuộn dây AC (xem chương sau). Khi lõi chạm đến
cuối hành trình, điện áp có thể thấp hơn phân nữa điện áp thơng thường. Điều đó
rút ngắn thời gian ngắt và giảm nhiệt.
- Dòng điện xoay chiều và một chiều
Năng lượng Inrush/Holding
Có hai điều cần quan tâm đối với cuộn dây AC:
Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

14



- Vị trí của lõi sắt ảnh hưởng tính dẫn điện
- Dòng điện và lực nam châm rơi hai lần đến khơng mỗi chu kỳ sóng sin.
Tính dẫn điện thay đổi khi vị trí lõi sắt thay đổi. Vị trí ban đầu của lõi sắt
ở xa, lực và trở kháng dẫn rất thấp. Điều này nghĩa là có dịng điện lớn đi qua
cuộn dây và di chuyển lõi sắt từ. Dòng điện ban đầu của cuộn dây xoay chiều rất
lớn và gây nguy hiểm nhiều hơn so với cuộn dây một chiều. Khi lõi sắt di
chuyển thu hẹp khoảng hở khơng khí (= mạch dây dẫn), tính dẫn điện (và tổng
tử kháng (1) gia tăng và dòng điện được giảm đi). Điều này ảnh hưởng bởi hai
điều cần quan tâm của cuộn dây AC là: Inrush và Holding. Sự khác biệt đủ lớn,
và cho trong bảng sau:
Nguồn Inrush
VA

Cuộn dây
Kiểu / Tần số

Nguồn Holding
VA

Nguồn DC theo
W

50 Hz

60 Hz

50 Hz


60 Hz

VZ

4.5

4.2

3.5

3.0

1.8

VF

5.6

5.0

3.4

2.3

1.8

Nguồn "Apparent" AC được chỉ thị bởi VA (Volt Ampères), và DC bởi W
(Watt). Trường hợp là DC, dòng điện và điện áp thay đổi liên tục, như trong hình
1.12. Dịng điện và điện áp xoay chiều, có cùng hiệu ứng như dòng điện xác
định x, thay đổi từ 0 đến. Điện áp từ đỉnh này đến đỉnh kia của sóng sin của điện

áp 24 V AC đo được khoảng 34 Volt. Để nhận biết sự khác biệt giữa nguồn
"apparent" AC so với DC, nguồn AC được thể hiện bằng "Volt-Ampere" (VA).
Sự khác biệt giữa nguồn 50Hz và 60Hz là vì trở kháng của cuộn dây, có
sự khác biệt về tần số. Sự khác biệt giữa nguồn 50Hz và 60Hz không phải là tỉ
số 5 : 6, là lý do tại sao trở kháng của cuộn dây không bao giờ đơn giản chỉ là
tính dẫn điện mạnh hay yếu. Có trở kháng "ohmic" của cuộn dây, độc lập với tần
số và gây dịch pha. Trong hình 0.0b, pha điện áp và dịng điện khác nhau 90 o; đó là ví dụ điển hình về trở kháng khơng đơn giản là tính dẫn điện. Với phần trở
kháng ohmic của trở kháng cuộn dây, pha trong trường hợp này nhỏ hơn 90 o.
Bạn sẽ thấy hệ số "cosfi" ở động cơ AC. Fi là góc của pha dịch chuyển và cơng
suất trung bình tác dụng là:
P=Uef.Ief.cosfi
với Ueff là điện áp tác dụng và Ieff là dịng tác dụng (1/ của giá trị đỉnh)
Cơng suất tác dụng này hoặc cơng suất thực có đơn vị là Watt, công suất
apparent là VA.

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

15


Nếu lõi sắt từ bị dính, và dịng điện vẫn chạy qua và cuộn dây nóng lên
đến khi chảy ra và hở mạch. Càng nhiều lá thép bị ngắn mạch và hiệu ứng bông
tuyết với "cuộn dây bốc cháy".
- Dịch pha
Hình 1.13 thể hiện pha dịch chuyển và Impedance Z, là tổng bình phương
của trở kháng tính theo ohmic của cuộn dây và trở kháng dẫn điện. Giá trị
Impedance cũng có đơn vị là ohm và phụ thuộc vào góc của pha dịch chuyển.
Theo cơng thức là:
Z=


Hình 1.13 - Dịch pha và Impedance

Tỉ số: Rind/Rohmic bằng tang của góc φ trong hình 0.0. Giá trị số cho góc
60 là 1.732. Trong hình 0.0, pha dịch chuyển 60o, trở kháng dẫn điện cao hơn
1.732 lần thành phần trở kháng ohmic. Nếu trong trường hợp trở kháng ohmic
của cuộn dây là 100 ohm, trở dẫn là 173,2 ohm và impedance 200 ohm
o

1) Kết hợp của trở kháng ohmic của cuộn dây và trở kháng dẫn điện
được gọi là "Impedance"; đó là cái mà ta gọi đơn giản là "trở kháng tổng"
- Vòng shading bù/lấp
Mỗi lần dòng điện xoay chiều đi qua điểm khơng, lị xo đẩy lõi trở về. Lõi
sắt chỉ tự do ở điểm khơng nhưng sau đó lại bị hút khí khi dịng điện gia tăng lần
nữa với bán kỳ còn lại. Việc này tạo ra âm thanh như là "hum". Khơng khí là
irritating humming, nhưng dĩ nhiên dãy hằng của lõi một lần nữa lại đi đến điểm
không, hàng trăm lần trong một ngày, sẽ gây ra deteriorate trong một khoảng
thời gian tương đối ngắn.
Remedy là tạo một từ trường nam châm thứ hai, dịch pha 90 độ, vượt cầu
khơng khí. Giải pháp khá là đơn giản, nhưng để hiểu nó làm việc thế nào. Trong
cuộn dây điện từ, cuộn dây thứ cấp chỉ là vòng đồng được đặt vào đầu của lõi di
chuyển. Điều đó tạo ra "cuộn dây" sơ cấp với cánh đơn, vì thế điện áp bằng
khơng và dịng điện đạt rất cao. Dịng điện trong "đường dịch chuyển", bao gồm
từ trường thứ hai, được dịch chuyển 90 độ từ đường ban đầu. Hình 2.14 cho thấy
điều này.

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

16



Dòng điện Từ trường nam châm Từ trường nam châm chính Từ trường nam châm vịng

Dịng điện cuộn dây dịng điện trong vịng shading
Hình 1.14a: Từ trường nam châm rơi đến không cứ hai lần mỗi bán kỳ
b: Từ trường nam châm thứ hai được induced bởi dòng điện trong vòng shading

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

17


2 Các thiết bị điện khí nén
2.1

Cảm biến từ trên xi lanh

2.1.1 Nguyên lý
Có hai kiểu cảm biến của xylanh chính: với"tiếp xúc tiệm cận" hoặc tĩnh.
Khơng có phần di chuyển trong kiểu thứ hai và vì thế tuổi bền là vô hạn, thể
hiện số tác động. Chúng luôn tương thích cho ứng dụng tần số đóng ngắt cao.
Cảm biến tiếp xúc cơ khí có tuổi bền khoảng vài triệu chu kỳ đóng ngắt,
phụ thuộc vào dịng điện đi qua. Hình 2.1 cho thấy đặc tính của tiếp điểm đóng
ngắt.

Hình 2.1 Tuổi bền của tiếp điểm đóng ngắt theo số chu kỳ đóng ngắt (n)
phụ thuộc vào cơng suất tải watt (w)

Tải thể hiện trên trục w với điện áp 24 VDC. Trong trường hợp là cuộn
dây điện từ AC, công suất tải được xét là VA.
Cảm biến tĩnh được lắp vào có điện trở cảm ứng từ. Tương tự cho trở

kháng của điện trở cảm ứng quang giảm dưới tác động của ánh sáng, điện trở
này tác động từ trường nam châm. Thay đổi trở kháng được chuyển đổi vào
mạch điện tử thành tác động đóng/mở (xem "diode và transistor" ở các phần
khác). Ngõ ra không thay đổi khi chỉ có tác dụng của điện trở, nhưng theo từng
bước từ rất cao đến rất thấp, gần đến tiếp điểm tiếp xúc.
2.1.2 Phương pháp lắp đặt
Bên cạnh các kiểu cơ bản cho một cơ cấu chấp hành xác định (thành phần
nhỏ, xylanh xoay, xylanh trượt,...) thì có ba cách lắp chính.

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

18


Hình 2.2 - Ba phương pháp lắp chính a. có nẹp,
b. có thanh ray, c. lắp trên thanh giằng

Phương pháp đầu tiên hoàn toàn an toàn. Vong kẹp bằng thép khơng gỉ có
phủ nhựa chống trượt và được siết chặt bằng lị xo thơng qua vịng kẹp và vít
Vài xylanh nhỏ và các thiết bị khác cần có thanh ray để lắp đặt. Vỏ cảm
biến để lắp đặt có líp có lỗ được bắt vít với đai ốc trên thanh ray. Dễ dàng điều
chỉnh vị trí.
Phương pháp thứ ba có giá đỡ, đặt cố định trên thay giằng của xylanh
bằng một đến hai vít siết. Phương pháp này khơng an tồn thật sự khi tháo cảm
biến bằng cách kéo nó ra. Cảm biến khơng hồn tồn vững chắc giữ chặt ống
tròn của xylanh.
- Các cách lắp cảm biến
Thực tế yêu cầu nhiều hơn: bộ chỉ thị quang tích hợp và, tùy ứng dụng,
tùy mạch điện tử. Đầu tiên là bảo vệ tiếp điểm trong trường hợp cảm biến tiếp
xúc. Khi tải dẫn, như và cuộn dây của van điện từ bị ngắt điện, điện tích trên hai

bản cực sẽ gây hỏng tiếp điểm. Mỗi lần đóng ngắt sẽ phá hỏng dần bề mặt tiếp
xúc và ảnh hưởng khả năng hoạt động của tiếp điểm. Cảm biến quá nhỏ đối với
bảo vệ tích hợp nên được kết nối thơng qua mạch bảo vệ như hình 2.3; a cho
mạch AC hoặc b cho DC.

Hình 2.3 - Mạch bảo vệ tiếp điểm

Sự khác biệt giữa hai mạch là kiểu mạch DC nối tiếp nhiều điện trở giữa
hai kết nối và kiểu mạch AC có bộ chỉnh lưu áp. Cả hai kiểu mạch đều có “cuộn
dây choke” ở ngõ vào ở trên. Để hiểu thêm chức năng của mạch thì chúng ta
nên xem điều gì xảy ra trong mạch DC. Trong hình 2.4, mạch điện kép kín với
tải (thường là mạch ngõ vào đến bộ điều khiển) và PIN như là nguồn điện.

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

19


Hình 2.4 Các mạch bảo vệ hoạt động
a : nếu tiếp điểm đóng, hai tiếp điểm tiếp xúc (+) và (-) nối trực tiếp với
nhau, vì thế khơng có chênh lệch điện áp giữa hai tiếp điểm và điện tích được xả
hồn tồn. Khi cảm biến đóng, mạch điện, xác định bởi trở tải, được chạy ngang
cảm biến.
b : Lúc cảm biến mở, dịng điện khơng thể chạy nữa và điện áp 24 V đột
xuất xuất hiện giữa hai tiếp điểm. Nếu tải có điện tích, nó sẽ gây dịng điện cao
chạy theo chiều ngược lại. Dòng ngược này sẽ tải tụ điện CD-P12 thay vì xả
thơng qua tiếp điểm mở và tạo tia lửa điện.
Cuộn dây choke có trở kháng rất cao đối với sự thay đổi nhanh của mạch.
Có nhiều lúc trở kháng cao (“ngăn cản” chỉ trong hình 2.4) hơn một điện trở
bình thường. Dịng điện, gây bởi xả dòng qua tải, chạy dễ dàng vào tụ điện, như

mũi tên kép, nhưng tìm đường đi trong hình 2.4 bị nghẽn mạch gây bởi cuộn dây
choke. Vì thế khơng có tia lửa điện xuất hiện ở khoảng hở khơng khí trong cảm
biến.
Kiểu AC có mạch chỉnh lưu hoạt động theo cùng nguyên lý, nhưng xem
xét toàn diện các chi tiết khác sẽ được đề cập ở phần sau.
- Lựa chọn
Lựa chọn cảm biến dựa vào:
 Cảm biến điều khiển cái gì
 Điện áp
 Dịng điện
Cảm biến khơng có bất kỳ mạch điện nào là kiểu universal. Chúng có đặc
tính điện áp cực đại, dịng điện cực đại và cơng suất cực đại. Ví dụ cảm biến
1W, cực đại 50V và cực đại 1A có thể đóng ngắt 20mA và 50V, hoặc 100mA và
10V, nhưng loại trừ trường hợp 1mA và 100V mặc dù vẫn là 0.1W.
Lắp cảm biến có đèn chỉ thị yêu cầu mạch điện tử cung cấp điện áp chính
xác cho cảm biến. Các kiểu lắp đặt này hầu hết cho dãy dịng điện. Khơng chỉ
cho dịng điện cực đại như trong trường hợp chỉ có cảm biến, nhưng còn trường
hợp cực tiểu. Sau là trường hợp cực tiểu, cảm biến có thể hoạt động, nhưng đèn
sẽ khơng sáng đủ để nhìn thấy.
Cảm biến DC cho bộ điều khiển lập trình có mạch có mạch bảo vệ cho
mạch điện tử.
Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

20


Lắp đặt role có mạch hấp thụ dịng ngược của tải dẫn,…
Những ví dụ này chỉ chỉ ra rằng kiểu điều khiển được chuyển đổi bằng
mạch lắp đặt là điều tiên quyết; - là các kiểu mạch IC, cho chuyển mạch relay và
cho kiểu PLC của các thiết bị điều khiển. Để dùng kiểu sai thỉnh thoảng đáng tin

nhưng tuổi bền thực tế của công tắc lại yếu đi.
2.2 Van Điện Từ
2.2.1 Tác Động Trực Tiếp
- Nguyên lý Skinner
Hình 2.5 thể hiện nguyên lý van điện từ 2/2 tác động gián tiếp, được phát
minh bởi Skinner ở thập kỷ 1930 tại Mỹ. Lõi di chuyển, gắn kèm với ống có vật
liệu không nhiễm từ, đang ngắt seat nguồn với tấm nhựa laid-in bởi lực lò xo.
Năng lượng cuộn dây, lõi di chuyển này được nâng lại lò xo và nguồn khí cấp có
thể di chuyển đến cổng ngõ ra.
Bằng cách chèn tấm cao su vào hai đầu và tạo lỗ thốt trên đầu, như hình
2.5b, cấu trúc tương tự van 3/2

Hình 2.5 - Van điện từ theo nguyên lý Skinner nguyên gốc;
a là van 2/2 và b là van 3/2

Để hiểu rõ hơn ưu điểm và nhược điểm của nguyên lý chúng ta xem xét
thêm vào cấu trúc.
Lực lõi di chuyển ở vị trí bình thường là:
Đi xuống:

. Lực lị xo
. Khối lượng lõi di chuyển

Đi lên:

. Lực áp suất cung cấp trên

Hai lực ban đầu này vượt lực nam châm. Từ trường, của cuộn dây stuck
over ống, không chỉ surmount lực ban đầu này, nhưng là cao hơn, là lực lò xo
tăng khi lõi sắt thay thế. Cuộn dây cho trước, lực lò xo với sản phẩm tối đa của

áp suất cung cấp và tiết diện dòng chảy. Cuộn dây tương tự có thể được dùng
cho áp suất cao và lưu lượng thấp hoặc lưu lượng lớn hơn nhưng áp suất thấp.

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

21


Điều được phàn nàn thường xuyên của nguyên lý skinner là tuổi bền của
vịng kín di chuyển. Nguy hiểm trong trường hợp impact lại seat. Cải tiến hay
nhất đến lò xo nâng đệm kín như hình 2.6, giờ được dùng nhiều.

Hình 2.6 - Van điện từ 3/2 có đệm kín lị xo tải

Thay vì bản thân lõi di chuyển, vịng kín được đặt trong bộ phận đĩa di
chuyển trong chamber. Cuối cùng, lõi di chuyển được suspend giữa lò xo di
chuyển và lị xo tác động trong hình 2.6b. Điều này cung cấp hiệu ứng hấp thụ
chấn động, cải thiện tuổi bền của đệm kín đáng kể. Khi cuộn dây được cấp điện,
đĩa đệm kín (poppet) được dừng lại rim bên trong chamber (hình 2.6c).
Thêm nữa, lị xo vịng kín cung cấp hỗ trợ ban đầu. Điều này được giải
thích trong hình 2.7. Qua hành trình "X", khoảng cách tự do giữa popper và rim
trong hình 2.6b ở trên, lị xo đệm kín có thể nở rộng và cung cấp lực thêm vào
tác động ngược lại lị xo chính.
Khi poppet chọn điểm dừng, sự hỗ trợ ban đầu này bị mất đi và lực tổng
cộng của lò xo steops lên dần dần, lên bằng lực lò xo lõi sắt. Đây là điểm điều
kiện của đặc tính: Nếu biên giữa lực lị xo và lực nam châm sẵn có là q nhỏ,
lõi sắt sẽ rơi để được nâng. Trong trường hợp dịng điện xoay chiều, cuộn dây có
thể bị chảy. Điều này xảy ra khi điện áp thấp ở một thời điểm nào đó, hoặc cuộn
dây mất tác dụng vì nhiệt. Nâng lên trễ vì biên an tồn q ít nâng nhiệt cuộn
dây AC nhanh chóng, vì inrush dịng điện cịn lại thời gian quá dài. Điều này

làm như hiệu ứng bông tuyết.

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

22


Lực nam châm hiện có
Lực lị xo tổng cộng
Biên Critical

Hình 2.7 - Đặc tính lực của van điện từ 2/2 đến hình

- Van Cơng Suất
Kiểu duy nhất của van cơng suất có thể đóng ngắt trực tiếp bằng lực nam
châm, là đệm kín kim loại. Van poppet hết câu hỏi cho lý do được giải thích ở
trên. Van spool có đệm kín elastomere có q nhiều ma sát và đơi lúc cả chiều
dài hành trình cho phép dịch chuyển bởi cuộn dây.
Hình 2.8 cho thấy kiểu cơ bản của van cơng suất tác động gián tiếp.

Hình 2.8 - Van cơng suất điển hình có van điện từ tác động gián tiếp

Kiểu lưỡng ổn yêu cầu detent để giữ spool ở vị trí cuối dù có lực ma sát
hay lực khí nén tác động. Thậm chí tại áp suất khí cung cấp lớn nhất và vị trí lắp
đặt nằm ngang, spool có thể dịch chuyển trong điều kiện rung động hay chấn
động.
2.2.2 Tác Động Gián Tiếp
- Nguyên lý
Việc sản xuất van kiểu như hình 2.6 yêu cầu kỹ thuật cao và thời gian dài.
Nên điều này làm tăng giá thành của sản phẩm. Đối với các loại van khác, như

van poppet và van spool có vịng kín co dãn, việc đóng ngắt được thực hiện
Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

23


hồn tồn bằng khí nén và tích hợp cuộn dây điện từ cung cấp áp suất tác động
gián tiếp.
Nguyên lý tác động gián tiếp cho trong hình 2.9:

Hình 2.9 - Nguyên lý van điện từ tác động gián tiếp;
a là van popper và b là van spool lưỡng ổn

- Độ tin cậy
Độ tin cậy kém của cuộn dây điện từ đối diện với một trong những lý do
chính để phát triển kỹ thuật điều khiển khí nén đạt độ yên tĩnh cao ở Châu Âu.
Sự xuất hiện của bộ điều khiển lập trình PLC cho phép hệ thống rất lớn có
thể được điều khiển chỉ bằng một bộ điều khiển, giúp van điện từ tác động gián
tiếp có ưu điểm về độ tin cậy cao hơn. Van tác động gián tiếp truyền thống có
cuộn dây bị kẹt trong ống vẫn khơng có hiệu suất thấp. Sự mất từ trường bị
chuyển thành nhiệt làm ảnh hưởng tuổi bền của cuộn dây.
Hình 2.10 cho thấy nguồn gốc của sự mất mát từ trường
Lõi sắt đứng yên
Vòng sắt từ

Lõi sắt di chuyển

Cuộn dây

Trở kháng từ trường cao

Hình 2.10 - Sự mất mát từ trường trong cuộn dây điện từ kiểu Skinner.

Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

24


Qua khe hở khơng khí giữa các lõi sắt từ, xung quanh ống, một phần lực
từ bị mất và bị chuyển đổi thành nhiệt. Thêm vào, khoảng hở khơng khí trong
vịng trịn bên dưới của hình 2.10 tạo lực hút xuất phát từ tâm trên lõi di động.
Thay vì nâng nó lên, nó kép lõi di động lại thành trong của ống làm tăng lực ma
sát. Nói tóm lại, đẻ nâng cao hiệu suất và độ tin cậy cao cần eliminate vật liệu
ống là vật liệu không nhiễm từ, nguyên lý của cuộn dây được abandoned và
cuộn dây là “tailor made” cho van.
Giải pháp cho trong hình 2.11:

Sắt
Nhựa có thể dẫn
điện ở nhiệt độ cao
Cuộn dây Bobbin,
nhựa
Winding
Cổ “bán từ”

Hình 2.11 - Bản thiết kế của van điện từ tác động gián tiếp

Ống cho lõi di chuyển được thay thế bởi collar “bán từ trường”. Khơng có
khoảng hở khơng khí trong mạch sắt từ và cổ mở rộng đường sức từ hết bề mặt
bên trong cho sự dịch chuyển của lõi di chuyển. Điều này làm tăng hiệu suất gấp
đôi. Kiểu van điện từ tác động gián tiếp này thực hiện hang triệu chu kỳ đóng

ngắt mà khơng có hư hỏng và năng lượng tiêu thụ của van rất thấp để có thể
được gắn trực tiếp đến bộ điều khiển điện tử với áp cung cấp 24 VDC và dòng
điện 100 mA.
2.3 Các thiết bị điều khiển
 Role
- Nguyên lý
Chức năng của role là cơng tắc đóng ngắt mạch. Nó bao gồm cuộn dây có
lõi sắt và một hay nhiều tiếp điểm, đóng ngắt bởi lực từ của cuộn dây được gắn
vào. Nguyên lý được thể hiện trong hình 2.12.
Tài liệu hướng dẫn sử dụng Kỹ thuật điện - khí nén

25