TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
Môn học: Điều khiển logic

Giáo viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:


BÁO CÁO HỌC TẬP NHÓM
ĐỀ TÀI
1. Thiết kế mạch mở máy động cơ 1 chiều kích từ độc lập qua 3 cấp điện trở phụ
ở mạch phần ứng theo nguyên tắc dịng điện. Khi dừng có hãm động năng theo
ngun tắc tốc độ
2. Bài 9/ trang 50. Thiết kế mạch điều khiển và mạch động lực bằng phương
pháp hàm tác động.
NHĨM SINH VIÊN THỰC HIỆN
Lớp: Tự động hóa
Nhóm thực hiện: Nhóm 5
Danh sách thành viên trong nhóm:

STT
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11

Họ và tên

MSV

2


I – BÀI TOÁN 1
Đề bài: Thiết kế mạch mở máy động cơ 1 chiều kích từ độc lập qua cấp điện trở
phụ ở mạch phần ứng theo nguyên tắc dịng điện. khi dừng có hãm động năng
theo ngun tắc tốc độ
1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.1. Khái niệm
Động cơ điện một chiều là máy điện được dùng để biến đổi năng lượng
điện một chiều thành cơ năng.
1.2. Cấu tạo và phân loại động cơ điện một chiều
1.2.1. Cấu tạo

Hình 1.1: Cấu tạo động cơ điện một chiều

3


Động cơ điện một chiều có thể là máy phát hoặc động cơ điện và có cấu
tạo giống nhau. Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: Phần
tĩnh và Phần động.

Phần tĩnh (Stato) hay cịn gọi là phần kích từ động cơ: là bộ phận sinh ra
từ trường. Bao gồm các bộ phận sau:

•

Mạch từ và dây cuốn kích từ lồng ngồi mạch từ. Dây quấn kích từ được

•

làm bằng dây điện từ, các cuộn dây điện từ nay được mắc nối tiếp nhau.
Cực từ chính Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây

•

quấn kích từ lịng ngồi lõi sắt cực từ.
Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ

•

máy.
Các bộ phận khác.
Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây

quấn và an toàn cho người tránh chạm vào điện.
Cơ cấu chổi than: Để đưa dịng điện từ phần quay ra ngồi.
Phần quay hay rơto:
•

Phần sinh ra sức điện động gồm có:
o Mạch từ được làm bằng vật liệu sắt từ (lá thép kỹ thuật) xếp lại với

o

nhau. trên mạch từ có các rãnh để lồng dây quấn phần ứng.
Cuộn dây phần ứng Gồm nhiều bối dây nối với nhau theo một quy luật
nhất định.

•

Lõi sắt phần ứng Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ thuật
điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn
hao do dịng điện xốy gây nên.

4


•

Dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng phần phát sinh ra suất điện động
và có dịng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường khơng làm bằng dây
đồng có bọc cách điện.

•

Cổ góp Cổ góp gồm nhiều phiến đồng được mạ cách điện với nhau bằng
lớp mica dày từ 0,4÷1,2mm và hợp thành một hình trục trịn.

1.1.2. Phân loại
Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều ta
phân loại theo cách kích thích từ các động cơ. Từ đó có bốn loại động cơ điện
một chiều thường được sử dụng đó là:


•

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Phần ứng và phần kích từ được
cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ.

•

Động cơ điện một chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ được mắc
song song với phần ứng.

•

Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ được mắc nối
tếp với phần ứng.

•

Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có 2 cuộn dây kích từ, một
cuộn mắc song song với phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng

5


2. BÀI TỐN
2.1. Tính chọn khí cụ điện trong mạch
Số lượng
1
1
1

1
4
3
1
5

Tên thiết bị
Động cơ 1 chiều
Aptomat 1 pha
Nguồn
Cuộn kích từ độc lập
Điện trở

Thông số
= 10 kVA
= 100 A
= 220V AC
R1=10 Ω; R2=7 Ω; R3=5 Ω
R4=100 Ω
= 220V AC
= 220V AC

Rơ le dòng
Rơ le tốc độ
Contactor 1 pha

Dòng điện định mức động cơ:
Điện trở trong của động cơ:

Ω


Dòng điện khởi động:
Để < cần mắc nối tiếp 3 cấp điện trở.
=
Chọn:

+ 35 A
+ 40 A
+ 45 A

6


2.2. Thiết kế mạch

Hình 1.2. Sơ đồ thiết kế mạch khởi động động cơ 1 chiều
2.3. Thuyết minh nguyên lí hoạt động
•

Q trình khởi động
Ấn nút ON2, do đó cuộn hút MC1 có điện sẽ đóng các tiếp điểm thường

mở MC1 (13-14) cấp điện cho phần ứng động cơ đồng thời đóng tiếp điểm MC1
7


(13-14) để làm tiếp điểm duy trì và mở tiếp điểm thường đóng MC1 (21-22) để
khống chế cuộn hút H.
Lúc này trong mạch xuất hiện dòng < < , , dẫn đến cả 3 rơ le dòng tác
dụng làm mở các tiếp điểm thường đóng “” ngăn khơng cho dịng đi vào cuộn

hút “ 1G, 2G, 3G” =>>

được đưa vào q trình giảm dịng khởi động

sẽ tăng dần theo thời gian. Khi = thì mất tác dụng =>> tiếp điểm “”
đóng lại rồi cấp điện vào cuộn hút 1G. Cuộn hút 1G có điện lập tức đóng tiếp
điểm “MC 1G (13-14)” lại và loại bỏ R1
Tương tự như vậy, khi = thì cuộn hút 2G có điện và loại bỏ R2 theo
nguyên tắc trên.
Khi = ⁓ =>> cuộn 3G có điện =>> loại bỏ R3. Lúc này động cơ được
loại bỏ 3 cấp điện trở =>> n = rồi kết thúc q trình khởi động

•

Q trình hãm
Ấn “OFF1” ngắt cuộn hút MC1 khỏi nguồn điện, các tiếp điểm MC1 trở

lại trạng thái ban đầu. Đồng thời đóng mạch (ON1), cấp điện cho bắt đầu đo
tốc độ động cơ.
8


Vì tốc độ động cơ lớn hơn tốc độ setup cho nên tiếp điểm thường mở sẽ
đóng lại cấp điện cho cuộn hút H. Cuộn hút H có điện lập tức đóng tiếp điểm
thường mở H, đưa vào q trình hãm.
Do động cơ điện 1 chiều lúc này đang trong chế độ máy phát => sẽ tiêu
thụ dòng điện do động cơ phát ra (biến điện năng thành nhiệt năng), làm giảm
tốc độ động cơ
Khi tốc độ động cơ = 15% tốc độ ban đầu, rơ le tốc độ ngắt điện, tiếp
điểm (13-14) mở ra, ngắt điện khỏi cuộn hút H, tiếp điểm MCH (13-14) mở ra

ngắt khỏi quá trình hãm =>> kết thúc quá trình hãm. Động cơ quay tự do 15%
cịn lại.

II – BÀI TỐN 2
Đề bài
9


Hệ thống cầu trục có cơng nghệ như hình vẽ:
M là tín hiệu mở máy, a0 , a1 , b0 , b1 là các cảm biến vị trí dạng xung
Mạch động lực sử dụng động cơ không đồng bộ
Thiết kế mạch điều khiển và mạch động lực cho công nghệ trên bằng
phương pháp hàm tác động.

Các bước thực hiện:
Bước 1: Xác định tín hiệu vào ra
Tín hiệu vào:

m; a0 ; a1 ; b0 ; b1

Tín hiệu ra: T (trái); P (Phải); X(Xuống); L (Lên);
•
•
•
•

T: Tín hiệu điều khiển động cơ sang trái
P: Tín hiệu điều khiển động cơ sang phải
X: Tín hiệu điều khiển động cơ đi xuống
L: Tín hiệu điều khiển động cơ đi lên


⇒ Hàm mô tả hoạt động

10


F=
L+

b1

-L+

b1

b0

-T+X+

-L+T+

b0

a1

-X+L+

a0

-L+P+


b1

-P+X+

a1

-X+

-T+X+…

Các xung a1 ; b0 ; a0 là xung đơn
Xung b1 là xung đôi.
Xung b1 lần thứ nhất đi sang trái (T)
Xung b1 lần thứ hai đi xuống dưới (X)

Bước 2: Xác định biến trung gian
Từ công thức:

2Smin ≥ n (n = 2)

⇒ S min ≥ 1

Ta chọn biến trung gian G để phân biệt trang thái b1
Biến trung gian G xuất hiện khi có xung a0 và mất đi khi có xung a1

Bước 3: Viết hàm điều khiển cho biến ra và biến trung gian
Hàm tác động (sau khi thêm biến trung gian)

F=


b1

-L-g+T+

+X+

•

a1 -

b0

X-G+L+

-T+X+
b1

a1

-X+L+

-L-g+T+

b0

a0 -

- T + X +…


Hàm điều khiển biến G
fđ (G)

= ( a0 + g). l (có duy trì)
11

L+G+P+

b1

+g-P


fc (G)

Fđk (G)

•

fđ (T)

= ( b1 . g + t). l

fc (T)

= b0

fđ (X)

= ( b0 + b1 .g + x). t . p


fc (X)

= a1
= ( b0 + b1 .g + x) . a1 . t . p

Hàm điều khiển biến P
fđ (P)

= ( a0 + p). l

fc (P)

= b1

Fđk(P)

•

= fđ (T) . fc (T) = ( b1 . g + T ). l . b0

Hàm điều khiển biến X

Fđk(X)

•

= fđ (G) . fc (G) = ( a0 + g) . a1 . l

Hàm điều khiển biến T


Fđk(T)

•

= a1

= ( a0 + p) . b1 . l

Hàm điều khiển biến L
fđ (L)

= ( a1 + l). x

fc (L)

= a0 + b1

Fđk(L)

= ( a1 + l) . a0 . b1 . x

12


Bước 4: Vẽ sơ đồ mạch điều khiển

Hình 2.1: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống cầu trục
13



Hình 2.2: Sơ đồ mạch động lực của cầu trục

14


Bước 5: Thuyết minh hoạt động
Ấn nút M do đó cuộn hút của rơ le trung gian Q có điện → đóng tiếp
điểm thường mở Q (13-14) để duy trì → mạch điều khiển sẵn sàng hoạt động.
Ấn “ b1 ” lần thứ nhất → cấp điện cho cuộn hút T → động cơ đi sang trái.
Ấn “ b0 ” cắt điện khỏi cuộn hút T → động cơ dừng trái đồng thời cấp điện
cho cuộn hút X → động cơ đi xuống dưới.
Ấn “ a1 ” cắt điện khỏi cuộn hút X → động cơ dừng xuống đồng thời cấp
điện cho cuộn hút L → động cơ đi lên trên.
Ấn “ a0 ” cắt điện khỏi cuộn hút L → động cơ dừng đi lên, cấp điện cho
cuộn hút P → động cơ đi sang phải. Đồng thời cấp điện cho rơ le trung gian G
làm mở tiếp điểm RLG (21 – 22) và đóng tiếp điểm RLG (13 – 14)
Ấn “ b1 ” lần thứ hai, cắt điện khỏi cuộn hút P → động cơ dừng đi sang
phải, đồng thời cấp điện cho cuộn hút X → động cơ đi xuống một lần nữa.
Ấn “ a1 ” Cắt điện khỏi cuộn hút X → động cơ dừng xuống đồng thời cắt
điện RLG → tiếp điểm RLG (21 – 22) đóng lại và RLG (13 – 14) mở ra, trở về
trạng thái ban đầu. Cùng lúc cấp điện cho cuộn hút L → động cơ đi lên một lần
nữa.
Ấn “ b1 ” cắt điện khỏi cuộn hút L → động cơ đi lên đồng thời cấp điện cho
cuộn hút T → động cơ đi sang trái.
Cứ như vậy mạch hoạt động theo một vịng khép kín. Đúng u cầu đề bài
đặt ra.
15



MỤC LỤC

16