BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO SA HÌNH MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LẠNH CƠNG NGHIỆP PHỤC VỤ GIẢNG DẠY TẠI TRƯỜNG ĐH SPKTTP.HCM S K C 0 9 MÃ SỐ: T2011- 44 S KC 0 3 Tp Hồ Chí Minh, 2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO SA HÌNH MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LẠNH CÔNG NGHIỆP PHỤC VỤ GIẢNG DẠY TẠI TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HCM Mã số: T2011-44 Chủ nhiệm đề tài: ThS Lại Hồi Nam TP HCM, Tháng 12 năm 2011 ThS Lại Hoài Nam MỤC LỤC Trang Phần : Đặt vấn đề 1.1 Đối tượng nghiên cứu 1.2 Mục đích nghiên cứu đề tài 1.3 Phương pháp nghiên cứu – Cơ sở lý thuyết 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.4.1 Những vấn đề hạn chế Phần 2: Giải vấn đề 2.1.1 Chế tạo sa hình mạch điện điều khiển hệ thống lạnh cơng nghiệp 2.1.1.1 Thiết kế sơ đồ ngun lý 2.1.1.2 Chế tạo sa hình 2.1.1.3 Kết đạt 12 2.1.1.4 Ứng dụng sa hình 12 2.2 Tính khoa học 12 2.3 Khả triển khai ứng dụng vào thực tế 13 Phần 3: Kết luận 14 3.1 Kết luận 14 3.2 Đề nghò 14 Tài liệu tham khảo 15 ThS Lại Hoài Nam DANH MỤC BẢNG BIỂU Hình 1: Sơ đồ ngun lý mạch điện điều khiển hệ thống lạnh cơng nghiệp Hình 2: Sơ đồ ngun lý mạch điện điều khiển hệ thống lạnh cơng nghiệp Hình 3: Relay bảo vệ q dòng Hình 4: Ngun lý cấu tạo relay bảo vệ q dòng Hình 5: Contactor Hình 6: Ngun tắc cấu tạo contactor Hình 7: Relay trung gian Hình 8: Relay áp suất block Hình 9: ngun tắc cấu tạo relay áp suất kép Danfoss Hình 10: Sơ đồ bố trí thiết bị sa hình Hình 11: Sa hình mạch điện thực tế ThS Lại Hoài Nam PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU Thực tập điện lạnh mơn học quan trọng việc hình thành cho sinh viên kỹ tay nghề khả nhận biết hư hỏng máy móc hệ thống lạnh, từ tiến hành sửa chữa thi cơng lắp đặt thực tế Nhằm giúp cho sinh viên nắm bắt vững q trình học, trang bị thêm dụng cụ, đồ nghề dạy học q trình giảng dạy thực tập cho sinh viên chun ngành Cơng nghệ Nhiệt-Điện lạnh, việc thiết kế mơ hình thực tế nói chung sa hình mạch điện hệ thống lạnh nói riêng u cầu cần thiết 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài “Thiết kế chế tạo sa hình mạch điện điều khiển hệ thống lạnh công nghiệp phục vụ giảng dạy trường ĐH SPKT Tp.HCM” nhằm mục đích tạo mơ hình thực tế giúp cho người dạy học thao tác trực tiếp mơ hình, tăng khả nhận thức sinh viên việc tiếp cận học Đề tài giúp cho sinh viên chuyên ngành Nhiệt-Điện lạnh có cách nhìn thực tế trực tiếp làm việc sa hình mạch điện thực tế bố trí thuận tiện tập trung không gian hợp lí Từ em chủ động, sáng tạo để thiết kế, thi công mạch điện điều khiển cho hệ thống khác em trực tiếp thực công việc 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU – CƠ SỞ LÝ THUYẾT Dựa lý thuyết tự động hoá điều khiển hệ thống lạnh, kết hợp với thiết bò điều khiển đặc thù hệ thống nhiệt lạnh khí cụ điện nhằm thi công mạch điện điều khiển ứng dụng cho hệ thống ThS Lại Hoài Nam 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4.1 Những vấn đề hạn chế Hiện tại, xưởng nhiệt điện lạnh trang bò tương đối đầy đủ trang thiết bò phục vụ cho việc giảng dạy thực tập nói chung thực tập điện lạnh nói riêng Tuy nhiên thiết bò điện điều khiển hệ thống lạnh xưởng kèm nguyên cụm với máy móc nên để mang trực tiếp vào giảng phòng học không thể, điều gây khó khăn cho sinh viên trình nhận thức ThS Lại Hoài Nam PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1.1 Chế tạo sa hình mạch điện điều khiển hệ thống lạnh công nghiệp 2.1.1.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý Hình 1: Sơ đồ ngun lý mạch điện điều khiển hệ thống lạnh cơng nghiệp ThS Lại Hoài Nam Hình Sơ đồ ngun lý mạch điện điều khiển hệ thống lạnh cơng nghiệp ThS Lại Hoài Nam 2.1.1.2 Chế tạo sa hình 2.1.1.2.1 Giới thiệu thiết bò sử dụng sa hình mạch điện điều khiển a) Relay nhiệt * Công dụng Relay nhiệt loại khí cụ để bảo vệ động mạch điện khỏi tải, thường dùng kèm với khởi động từ, contactor Thông thường dùng relay nhiệt để bảo vệ tải, người ta phải đặt kèm với cầu chì để bảo vệ ngắn mạch Hình 3: Relay bảo vệ q dòng * Nguyên tắc cấu tạo Nguyên lý cấu tạo loại relay nhiệt trình bày hình 2.2 Hình 4: Nguyên lý cấu tạo relay bảo vệ q dòng a) Trạng thái đóng; b) Trạng thái cắt – phần tử đốt nóng; – băng kép; – đòn xoay; – tiếp điểm tónh; – nút 7reset; – lò xo; – tiếp điểm động ThS Lại Hoài Nam * Nguyên tắc hoạt động Khi dòng điện phụ tải chạy qua, phần tử đốt nóng (1) nóng lên tỏa nhiệt xung quanh Băng kép (2) bò hơ nóng cong lên Nếu phạm vi nhiệt độ cho phép ứng với dòng phụ tải đòn xoay (3) tì đầu vào băng kép (2) mạch làm việc bình thường Nếu phụ tải bò tải, sau thời gian bò hơ nóng cao hơn, băng kép (2) cong lên rời khỏi đầu đòn xoay (3) Lò xo (6) kéo đòn xoay (3) quay ngược chiều kim đồng hồ Đầu đòn xoay (3) quay sang phải kéo theo kéo cách điện (7) Tiếp điểm thường đóng mở ra, cắt mạch điều khiển từ mạch động lực bò cắt (hình b) Khi relay cắt cố tải, không dòng điện qua phần tử đốt nóng (1) nên băng kép (2) nguội dần cong xuống tì lên đầu đòn xoay (3) (hình b), tiếp điểm (4) không tự đóng lại Muốn relay trở lại trạng thái ban đầu để tiếp tục nhiệm vụ bảo vệ tải, phải ấn nút phục hồi (5) để đẩy đòn xoay (3) thuận chiều kim đồng hồ Đầu tự băng kép tụt xuống, chèn đòn xoay (3) vò trí đóng tiếp điểm (4) (hình a) Relay nhiệt có quán tính nhiệt lớn dòng tải qua phần tử đốt nóng tăng lên cần phải có thời gian để nhiệt truyền tới băng kép, làm băng kép cong lên Vì mà relay nhiệt tác dụng cắt mạch tức thời dòng điện tăng lên mạnh nghóa không bảo vệ cố ngắn mạch ThS Lại Hoài Nam b) Contactor * Công dụng Contactor loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa tự động nút ấn mạch điện lực có phụ tải, điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A Hình 5: Contactor * Nguyên tắc cấu tạo Nguyên tắc cấu tạo contactor trình bày hình 2.6 Hình 6– Nguyên tắc cấu tạo contactor LX – lò xo; Fe – lõi sắt; K – cuộn hút; C – cần; a,b,c – tiếp điểm động lực 1,2 – tiếp điểm mạch điều khiển ThS Lại Hoài Nam * Nguyên lý làm việc Phần contactor cuộn hút điện từ K (hình), hệ thống tiếp điểm Khi cuộn K điện, lò xo LX kéo cần C mở tiếp điểm thường mở (gồm tiếp điểm động lực a, b, c tiếp điểm điều khiển 1), đồng thời đóng tiếp điểm thường đóng (tiếp điểm 2) Khi cấp điện cho cuộn K, lõi sắt Fe bò hút, kéo căng lò xo LX cần C đóng tiếp điểm thường mở (tiếp điểm 1, a, b, c) cắt tiếp điểm thường đóng (tiếp điểm 2) Tùy theo mục đích sử dụng mà tiếp điểm nối vào mạch lực hay mạch điều khiển cách thích hợp c) Relay trung gian Hình 7: Relay trung gian Nhiệm vụ relay trung gian khuếch đại tín hiệu điều khiển, liên kết phần tử điều khiển khác Relay trung gian thường relay điện từ Số lượng tiếp điểm relay trung gian thường nhiều loại relay khác Relay trung gian có độ phân cách điện tốt mạch cuộn hút mạch tiếp điểm d) Relay áp suất Relay áp suất dụng cụ chuyển đổi tín hiệu áp suất hiệu áp suất thành tín hiệu đóng cắt tiếp điểm điện (ON/OFF) 10 ThS Lại Hoài Nam *Relay áp suất kép (Relay áp suất hai block) Hình 8: Relay áp suất block Nếu relay áp suất đơn nhận tín hiệu áp suất relay áp suất kép nhận hai tín hiệu áp suất, khống chế đồng thời hai áp suất tác động lên tiếp điểm chung Như vậy, relay áp suất kép gồm relay áp suất cao relay áp suất thấp tổ hợp chung lại vỏ thực chức hai relay, ngắt điện cho máy nén áp suất cao vượt mức cho phép áp suất thấp hạ xuống mức cho phép Hình 9giới thiệu cấu tạo relay áp suất kép Danfoss 11 ThS Lại Hoài Nam – Vít đặt áp thấp – Vít vi sai áp thấp – Tay đòn phía hạ áp – Khóa vít điều chỉnh – Vít đặt áp cao – Lối luồn dây điện – Nút reset Hình Cấu tạo relay áp suất kép Danfoss Về nguyên tắc làm việc đóng ngắt tiếp điểm giống loại relay áp suất đơn với loại kép relay ngắt tiếp điểm tác động áp suất cao dù áp suất thấp mạch không đóng lại, có nghóa tác động phía cao áp không phụ thuộc vào phía hạ áp Điều giúp đảm bảo an toàn cho phía áp cao Khi lắp đặt loại relay áp suất cần lưu ý ống nối từ ống hút ống đẩy vào relay nên vò trí phía ống để ngăn dầu lọt vào hộp xếp, để dầu lọt vào hộp xếp lâu ngày hộp xếp bò bó không hoạt động cách hoàn hảo không đảm bảo cho tiếp điểm làm việc bình thường 2.1.1.2.2 Bố trí thiết bò sa hình 12 ThS Lại Hoài Nam Hình 10: Sơ đồ bố trí thiết bị sa hình 13 ThS Lại Hoài Nam 2.1.2 Kết đạt Hình 11: Sa hình mạch điện thực tế 2.1.3 Ứng dụng sa hình - Giảng dạy mạch điện khởi động dừng động - Giảng dạy mạch điện khởi động tam giác cho động - Giảng dạy mạch điện bảo vệ, báo cố - Giảng dạy mạch điện điều khiển hệ thống lạnh công nghiệp 2.2 TÍNH KHOA HỌC Với cách bố trí thiết bò sa hình ứng dụng để giảng dạy mạch điện theo đề cương giảng dạy môn học thực tập điện lạnh 3, sa hình đáp ứng mục tiêu yêu cầu việc nâng cao chất lượng dạy học, giúp cho sinh viên có cách tiếp cận với môn học trực quan hơn, sinh động 14 ThS Lại Hoài Nam 2.3 KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI VÀO ỨNG DỤNG THỰC TẾ Sa hình ứng dụng làm thiết bò giảng dạy môn học thực tập điện lạnh chuong trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt- Điện lạnh trường ĐH SPKT Tp.HCM 15 ThS Lại Hoài Nam PHẦN 3: KẾT LUẬN 3.1 KẾT LUẬN Đề tài hoàn thành mục tiêu kế hoạch đặt ra, áp dụng để giảng dạy 3.2 ĐỀ NGHỊ Sa hình mạch điện thiếu số thiết bò quan trọng khác, kinh phí thực đề tài hạn hẹp nên chưa thể thực hoàn chỉnh Đề nghò cấp có thẩm quyền xem xét để phát triển hoàn thiên thêm đề tài 16 ThS Lại Hoài Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn tuỳ: Máy thiết bò lạnh, NXB giáo dục [2] Nguyễn Đức Lợi: Tự động hoá hệ thống lạnh, NXB giáo dục [3] ASHARE HAND BOOK: REFRIGERATION 2002 17 [...]... Bố trí thiết bò trên sa hình 12 ThS Lại Hoài Nam Hình 10: Sơ đồ bố trí thiết bị trên sa hình 13 ThS Lại Hoài Nam 2.1.2 Kết quả đạt được Hình 11: Sa hình mạch điện thực tế 2.1.3 Ứng dụng của sa hình - Giảng dạy mạch điện khởi động và dừng động cơ - Giảng dạy mạch điện khởi động sao tam giác cho động cơ - Giảng dạy mạch điện bảo vệ, báo sự cố - Giảng dạy mạch điện điều khiển hệ thống lạnh công nghiệp. .. bố trí thiết bò trên sa hình và ứng dụng để giảng dạy các mạch điện theo đề cương giảng dạy của môn học thực tập điện lạnh 3, sa hình đã đáp ứng được mục tiêu và yêu cầu của việc nâng cao chất lượng dạy và học, giúp cho sinh viên có cách tiếp cận với môn học trực quan hơn, sinh động hơn 14 ThS Lại Hoài Nam 2.3 KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI VÀO ỨNG DỤNG THỰC TẾ Sa hình có thể ứng dụng làm thiết bò giảng dạy trong... dụng làm thiết bò giảng dạy trong môn học thực tập điện lạnh 3 trong chuong trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt- Điện lạnh tại trường ĐH SPKT Tp .HCM 15 ThS Lại Hoài Nam PHẦN 3: KẾT LUẬN 3.1 KẾT LUẬN Đề tài đã hoàn thành mục tiêu và kế hoạch đặt ra, có thể áp dụng ngay để giảng dạy 3.2 ĐỀ NGHỊ Sa hình mạch điện vẫn đang còn thiếu một số thiết bò quan trọng khác, nhưng do kinh phí thực hiện... vào mạch lực hay mạch điều khiển một cách thích hợp c) Relay trung gian Hình 7: Relay trung gian Nhiệm vụ của relay trung gian là khuếch đại các tín hiệu điều khiển, liên kết giữa các phần tử điều khiển khác nhau Relay trung gian thường là relay điện từ Số lượng tiếp điểm của relay trung gian thường nhiều hơn các loại relay khác Relay trung gian có độ phân cách về điện tốt giữa mạch cuộn hút và mạch. .. * Công dụng Contactor là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa tự động hoặc bằng nút ấn các mạch điện lực có phụ tải, điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A Hình 5: Contactor * Nguyên tắc cấu tạo Nguyên tắc cấu tạo của một contactor được trình bày trên hình 2.6 Hình 6– Nguyên tắc cấu tạo contactor LX – lò xo; Fe – lõi sắt; K – cuộn hút; C – cần; a,b,c – tiếp điểm động lực 1,2 – tiếp điểm mạch điều. .. điểm động lực 1,2 – tiếp điểm mạch điều khiển 9 ThS Lại Hoài Nam * Nguyên lý làm việc Phần chính của một contactor là cuộn hút điện từ K (hình) , và hệ thống các tiếp điểm Khi cuộn K không có điện, lò xo LX kéo cần C mở các tiếp điểm thường mở (gồm các tiếp điểm động lực a, b, c và tiếp điểm điều khiển 1), đồng thời đóng tiếp điểm thường đóng (tiếp điểm 2) Khi cấp điện cho cuộn K, lõi sắt Fe bò hút, kéo... chức năng của hai relay, ngắt điện cho máy nén khi áp suất cao vượt quá mức cho phép và khi áp suất thấp hạ xuống dưới mức cho phép Hình 9giới thiệu cấu tạo của một relay áp suất kép của Danfoss 11 ThS Lại Hoài Nam 1 – Vít đặt áp thấp 2 – Vít vi sai áp thấp 3 – Tay đòn chính phía hạ áp 4 – Khóa vít điều chỉnh 5 – Vít đặt áp cao 6 – Lối luồn dây điện 7 – Nút reset Hình 9 Cấu tạo relay áp suất kép của Danfoss... Đề nghò các cấp có thẩm quyền xem xét để có thể phát triển và hoàn thiên thêm đề tài 16 ThS Lại Hoài Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn tuỳ: Máy và thiết bò lạnh, NXB giáo dục [2] Nguyễn Đức Lợi: Tự động hoá hệ thống lạnh, NXB giáo dục [3] ASHARE HAND BOOK: REFRIGERATION 2002 17 ... dụng cụ chuyển đổi các tín hiệu áp suất và hiệu áp suất thành tín hiệu đóng cắt của tiếp điểm điện (ON/OFF) 10 ThS Lại Hoài Nam *Relay áp suất kép (Relay áp suất hai block) Hình 8: Relay áp suất 2 block Nếu relay áp suất đơn chỉ nhận một tín hiệu áp suất thì relay áp suất kép nhận hai tín hiệu áp suất, khống chế đồng thời hai áp suất nhưng chỉ tác động lên một tiếp điểm chung Như vậy, relay áp suất kép... điểm cũng giống như loại relay áp suất đơn nhưng với loại kép thì khi relay ngắt tiếp điểm bởi tác động của áp suất cao thì dù áp suất thấp là bao nhiêu mạch cũng không đóng lại, có nghóa là tác động của phía cao áp không phụ thuộc vào phía hạ áp Điều này giúp đảm bảo an toàn cho phía áp cao Khi lắp đặt các loại relay áp suất cần lưu ý ống nối từ ống hút hoặc ống đẩy vào relay nên ở vò trí phía trên