BÀI GIẢNG MÔN MẠCH
ĐIỀU KHIỂN
Bài giảng môn Mạch điều khiển
Biên soạn: ThS. Phan Thanh Tú Trang - 1 -
MỤC LỤC
CHƯƠNG I 3
TỔNG QUAN VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN 3
I. Khái niệm chung về Khí cụ điện 3
II. Phân loại khí cụ điện 3
III. Một số khí cụ điện thông dụng 3
CHƯƠNG II 17
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN 17
I . Định nghĩa và phân loại 17
III . Một số loạ
i máy điện thông dụng 17
CHƯƠNG III 24
MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN 24
BÀI 1: RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HAI ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
3 PHA KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP 24

ĐIỀU KHIỂN 1 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3
PHA ĐẢO CHIỀU QUAY VÀ HÃM ĐỘNG NĂNG 50
BÀI 15: RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 1 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3
PHA KHỞI ĐỘNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỔI NỐI SAO – TAM GIÁC VÀ
HÃM ĐỘNG NĂNG 52
BÀI 16: RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 1 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3
PHA ĐẢO CHIỀU QUAY, KHỞI ĐỘNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP
ĐỔI NỐI
SAO – TAM GIÁC VÀ HÃM ĐỘNG NĂNG 54
Bài giảng môn Mạch điều khiển
Biên soạn: ThS. Phan Thanh Tú Trang - 3 -

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN
I. Khái niệm chung về Khí cụ điện
- Khí cụ điện là thiết bị dùng để điều khiển, kiểm tra, tự động điều chỉnh, khống chế
các đối tượng điện cũng như không điện và bảo vệ chúng trong trường hợp sự cố. Khí
cụ điện có nhiều chủng loại với chức năng, nguyên lý làm việc và kích cỡ khác nhau,
được dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc s
ống
II. Phân loại khí cụ điện
Theo công dụng: + khí cụ điện đóng cắt (CB, contactor, khởi động từ,…)
+ khí cụ điện bảo vệ (rơle, áptomat, … )
Theo mức điện áp: + khí cụ điện cao áp (> 1000 v)
+ khí cụ điện thấp áp (< 1000 v)
Ngoài ra người ta còn phân loại theo đặc điểm của từng khí cụ: nhiệt độ phát nóng,
thời gian tác động, theo kết cấu, ……
III. Một số khí cụ điện thông dụng
1. CB (Circuit Breaker)
a. Khái niệm và yêu cầu:

Sơ đồ nguyên lí của CB được trình bày ở hình dưới
Ở trạng thái bình thường
sau khi đóng điện, CB được
giữ ở trạng thái đóng tiếp
điểm nhờ móc 2 khớp với
móc 3 cùng một cụm tiếp
điểm động.
Bật CB ở trạng thái ON,
với dòng điện định mức
nam châm điện 5 và phần
ứng 4 không hút.
Khi mạch điện quá tải hay
ngắ
n mạch, lực hút điện từ ở
nam châm điện 5 lớn hơn
lực lò xo 6 làm cho nam
châm điện 5 sẽ hút phần ứng
4 xuống làm bật nhả móc 3,
móc 2 thả tự do, lò xo 1
được thả lỏng, kết quả các
tiếp điểm của CB được mở
ra, mạch điện bị ngắt.
Bật CB ở trạng thái ON,
với điện áp định mức nam
châm
điện 11 và phần ứng 10 hút lại với nhau.
Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bật lên,
móc 7 thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm CB được mở ra, mạch
điện bị ngắt.
d. Phân loại và lựa chọn CB:

thu được nă
ng lượng sinh ra do hồ quang và phải đảm bảo tính cách điện khi xảy ra
hiện tượng ngắn mạch.
- Các đầu nối: các thàn phần này dùng định vị cố định cầu chì trên các thiết bị đóng
ngắt mạch, đồng thời phải đảm bảo tính tiếp xúc điện tốt.
c. Nguyên lí hoạt động

- Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt với dòng điện
chạy qua. Để có tác dụng bảo vệ đường đặc tính A-s của cầu chì phải thấp hơn đường
đặc tính của đối tượng bảo vệ.
+ Đối với dòng điện định mức của cầu chì: năng lượng sinh ra do hiệu ứng Joule khi
có dòng điện
định mức chạy qua sẽ toả nhiệt ra môi trường không gây nên sự nóng
chảy, sự
cân bằng nhiệt sẽ được thiết lập ở một giá trị mà không gây ra sự già hoá hay phá
hỏng bất cứ phần tử nào của cầu chì.
+ Đối với dòng điện ngắn mạch của cầu chì: sự cân bằng trên cầu chì bị phá huỷ,
nhiệt năng trên cầu chì tăng cao và dẫn đến sự phá huỷ c
ầu chì.
Người ta phân thành hai giai đoạn phá hủy cầu chì: quá trình tiền hồ quang, quá trình
sinh hồ quang.
d. Phân loại, công dụng- Cầu chì có thể được chia thành hai dạng cơ bản, tuỳ thuộc vào nhiệm vụ: cầu chì
loại g, cầu chì loại a.
- Dùng bảo vệ ngắn mạch.
e. Các đặc tính điện

- Điện áp định mức.

Cầu dao 1 pha
Bài giảng môn Mạch điều khiển
Biên soạn: ThS. Phan Thanh Tú Trang - 7 -

- Phân loại: phân loại cầu dao dựa vào các yếu tố sau:
+ Theo kết cấu: một cực, hai cực, ba cực.
+ Cầu dao một ngả, hai ngả.
+ Theo điện áp định mức: 250V, 500V.
+ Theo dòng điện định mức: 10A, … , 1000A, …
+ Theo vật liệu cách điện: đế sứ, đế nhựa, đế đá.
+ Theo điều kiện bảo vệ: loại có nắp và không có nắp.
+ Theo yêu cầu sử dụng: loại có c
ầu chì bảo vệ ngắn mạch và không có
cầu chì bảo vệ.
c. Các thông số định mức
:
Chọn cầu dao theo dòng điện định mức và điện áp định mức:
Gọi I
tt
là dòng điện tính toán của mạch điện
U
nguồn
là điện áp của lưới điện sử dụng.
I
đm cầu dao
≥ I
tt

U
đm cầu dao

- Phân loại:
Nút nhấn được phân loại theo các yếu tố sau:
- Phân loại theo chức năng trạng thái hoạt động của nút nh
ấn, có các loại:
Mỗi nút nhấn chỉ có một trạng thái (ON hoặc OFF)
Ký hiệu
: Nút nhấn đơn nút nhấn kép

- Trong thực tế, để dễ dàng sử dụng vào tháo ráp lấp lẫn trong quá trình sữa chữa,
thường người ta dùng nút nhấn kép, ta có thể dùng nó như là dạng nút nhấn ON hay
OFF.
- Phân loại theo hình dạng bên ngoài, người ta chia nút nhân ra thành 4 loại:
+ Loại hở
+ Loại bảo vệ
+ Loại bảo vệ chốn nước và chống bụi
Nút nhấn kiểu bảo vệ chống nướ
c được đặt trong hộp kín khít để tránh nước lọt vào.
Nút nhấn kiểu bảo vệ chống bụi nước được đặt trong một vỏ cacbon đút kín khít để
chống ẩm và bụi lọt vào.
+ Loại bảo vệ khỏi nổ
Nhút nhấn kiểu chống nổ dùng trong các hầm lò, mỏ than hoặc ở nơi có các khí nổ
lẫn trong không khí.Cấu tạo của nó đặc biệt kín khít không lọt được tia lửa ra ngoài và
đặ
c biệt vững chắc để không bị phá vỡ khi nổ.

pha và 3 pha).
b. Cấu tạo và nguyên lý hoạt
động
- Cấu tạo:

Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: cơ cấu điện từ (nam châm điện), hệ
thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm chính và phụ).
* Nam châm diện gồm có 4 thành phần:
+ Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm .
+ Lõi sắt (hay mạch từ) của nam châm gồm hai phần: phần cố định, và phần nắp di
động. Lõi thép nam châm có thể có dạng EE, EI hay dạng CI.
Bài giảng môn Mạch điều khiển
Biên soạn: ThS. Phan Thanh Tú Trang - 10 -
+ Lò xo phản lực có tác dụng đẩy phần nắp di động trở về vị trí ban đầu khi ngừng
cung cấp điện vào cuộn dây.
* Hệ thống dập hồ quang điện:
+ Khi contactor chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy,
mòn dần. Vì vậy cần có hệ thống dập hồ quang gồm nhiều vách ngăn làm bằng kim
loại đặt cạ
nh bên hai tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là ở các tiếp điểm chính của
contactor.
* Hệ thống tiếp điểm của contactor:
+ Hệ thống tiếp điểm liên hệ với phần lõi từ di động qua bộ phận liên động vế cơ.
Tuỳ theo khả năng tải dẫn qua các tiếp điểm, ta có thể chia các tiếp điểm của contactor
thành hai loại:
+ Tiếp đi
ểm chính: có khả năng cho dòng điện lớn đi qua (từ 10A đến vài nghìn A,
thí dụ khoảng 1600A hay 2250A). Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở đóng lại
khi cấp nguồn vào mạch từ của contactor làm mạch từ contactor hút lại.
+ Tiếp điểm phụ: có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A. Tiếp

và tiếp điểm của contactor ta thực hiện qui ước như sau:
- Ghi ký hiệu hay mã số cho cuộn dây của contactor (thí dụ M, R, S…)
- Các tiếp điểm thuộc về contactor nào thì mang cung mã số cuộn dây ngay tâm vòng
tròn ký hiệu cuộn dây của Mỹ, ta ghi mã số cuộn dây ngay tâm vòng tròn ký hiệu của
cuộn dây, với các ký hiệu khác, ta ghi liền ngay cạnh ký hiệu.

c. Các thông số cơ bản của contactor

Điện áp định mức:
Điện áp định mức của contactor Uđm là điện áp
của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính
phải đóng ngắt, chính là điện áp đặt vào hai đầu
cuộn dây của nam châm điện sao cho mạch từ hút
lại.
- Cuộn dây hút có thể làm việc bình thường ở
điện áp trong giới hạn (85-105%) điện áp định
m
ức của cuộn dây. Thông số này được ghi trên
nhãn đặt ở hai đầu cuộn dây contactor, có các cấp
điện áp định mức: 110V, 220V, 440V một chiều
và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều.
Dòng điện định mức:
- Dòng điện định mức của contactor Iđm là dòng
điện định mức đi qua tiếp điểm chính trong chế
độ làm việc lâu dài, thời gian contactor ở trạng
thái đóng không quá 8 giờ.
- Dòng điện định mứ
c của contactor hạ áp thông
dụng có các cấp là: 10A, 20A, 25A, 40A, 60A,
75A, 100A, 150A, 250A, 300A, 600A. Nếu

ổn định lực điện động.
Tính ổn định nhiệt:
- Contactor có tính ổn định nhiệt ngh
ĩa là khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua trong
một khoảng thời gian cho phép, các tiếp điểm không bị nóng chảy và hàn dính lại.
6. Rơ le điều khiển và bảo vệ
Rơ le là loại khí cụ điện dùng để tự động đóng ngắt mạch điều khiển, bảo vệ và điều
khiển sự làm việc của mạch điện.
Có nhiều cách phân lo
ại rơle:
Phân loại theo nguyên lí làm việc có:
- Rơle điện từ
- Rơle điện động
- Rơle từ điện
- Rơle cảm ứng
- Rơle nhiệt
- Rơle bán dẫn và vi mạch
Phân loại theo vai trò và đại lượng tác động của rơle có:
- Rơle trung gian
- Rơle thời gian
- Rơle nhiệt
- R
ơle tốc độ
- Rơle dòng điện
- Rơle điện áp
- Rơle công suất
- Rơle tổng trở
- Rơle tần số
Phân loại theo dòng điện có :
- Rơle dòng điện một chiều

- Ký hiệu SPDT: ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ SINGLE POLE DOUBLE
THROW rơle mang ký hiệu này có một cặp tiếp điểm, gồm tiếp điểm thường đóng và
thường hở, cặp tiếp điểm này có một đầu chung.
- Ký hiệu DPDT: ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ DOUBLE POLE DOUBLE
THROW rơle mang ký hiệu này gồm có hai cặp tiếp điểm. Mỗi cặp tiếp đ
iểm gồm tiếp
điểm thường đóng và thường hở, cặp tiếp điểm này có một đầu chung.
-Ký hiệu SPST: ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ SINGLE POLE SINGLE
THROW rơle mang ký hiệu này gồm có một tiếp điểm thường hở .
- Ký hiệu DPST: ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ DOUBLE POLE SINGLE
THROW rơle mang ký hiệu này gồm hai tiếp điểm thường hở.
8. Rơle thời gian (Timer)
Rơle thời gian là loại khí cụ điện dùng trong lĩnh vực
điều khiển tự động, đóng vai trò điều khiển trung gian
giữa các thiết bị điều khiển theo thời gian định trứơc.
Rơle trung gian gồm: mạch từ nam châm điện, bộ
định thời gian làm bằng linh kiện điện tử, hệ thống tiếp
điể
m chịu dòng điện nhỏ, vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp
điểm.
Bài giảng môn Mạch điều khiển
Biên soạn: ThS. Phan Thanh Tú Trang - 14 - Rơle thời gian ON DELAY.
Cấu tạo: gồm cuộn dây role thời gian
Hệ thống tiếp điểm: tiếp điểm
tác động không tính thời
gian, tiếp điểm tác động tính thời gian.
Nguyên lí hoạt động:

lưỡng kim 3. Vít 6 trên giá nhựa cách điện 5 dùng để điều chỉnh mức độ uốn cong đầu
tự do của phiến 3. Giá 5 xoay quanh trục 4, tuỳ theo trị số dòng điện chạy qua phần tử
phát nóng mà phiến lưỡng kim cong nhiều hay ít, đẩy vào vít 6 làm xoay giá 5 để mở
ngàm đòn bẩy 9. Nhờ tác dụng lò xo 8, đẩy đò bẩy 9 xoay quanh trục 7 ngược chiều
kim đồng hồ làm mở
tiếp điểm động 11 khỏi tiếp điểm tĩnh 12. Nút nhấn 10 để reset
rơle nhiệt về vị trí ban đầu sau khi Nguyên lí hoạt động:
phiến lưỡng kim nguội trở về vị trí ban đầu.
Nguyên lí chung của rơle nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt của dòng điện làm
giãn nở phiến kim loại kép. Phiến kim loại kép gồm hai lá kim loại có hệ số giãn nở
khác nhau ghép chặt vớ
i nhau thành một phiến bằng phương pháp cán nóng hoặc hàn.
Khi có dòng điện quá tải đi qua, phiến lưỡng kim được đốt nóng, uống cong về phía
kim loại có hệ số giãn nở bé, đẩy cần gạt làm lò xo co lại và chuyển đổi hệ thống tiếp
điểm phụ.
Để rơle nhiệt hoạt động trở lại, phải đợi phiến kim loại nguội và kéo cần reset của
rơle nhiệt.
Phân loại r
ơle nhiệt
Theo kết cấu: rơle nhiệt chia làm hai loại : kiểu hở và kiểu kín.
Theo yêu cầu sử dụng: loại một cực và hai cực.
Theo phương thức đốt nóng: Bài giảng môn Mạch điều khiển
Biên soạn: ThS. Phan Thanh Tú Trang - 16 -
+ Đốt nóng trực tiếp: dòng điện đi qua trực tiếp tấm kim loại kép. Loại này có cấu
tạo đơn giản, nhưng khi thay đổi dòng điện định mức phải tấm kim loại kép. loại này
không tiện dụng.
+ Đốt nóng gián tiếp: dòng điện đi qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lượng toả ra

các cuộn dây không có chuyển động
tương đối với nhau.(Máy thường dung
để biến đổi điện năng).
b .Máy điện có phần động (quay hoặc
chuyển động thẳng):
Nguyên lý làm việc dựa vào hiện
tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ
trường và dòng điện của các cuộn dây có
chuyển động tương đối với nhau gây
ra.Dưới đây là sơ đồ phân loại máy điện
thông dụng thường gặp.
III . Một số loại máy điện thông dụng
1. Máy biến áp
a . Định nghĩa
:
Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ,
dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều từ điện áp cao xuống điện áp thấp,
hoặc ngược lại nhưng vẫn giữ nguyên tần số.
b .Cấu tạo
:
Bài giảng môn Mạch điều khiển
Biên soạn: ThS. Phan Thanh Tú Trang - 18 -
Máy biến áp có hai bộ phận chính: Lõi thép và dây quấn.
- Lõi thép máy biến áp:
Lõi thép máy biến áp dung để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ những
vật liệu dẫn từ tốt, thường là lá thép kỹ thuật điện. Lõi thép gồm hai bộ phận:
Trụ là nơi để đặt dây quấn
Gông là phần khép kínmạch từ giữa các trụ.
- Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín.
Để giảm dòng điện xoáy tròng lõi thép,người ta dùng lá thép k

trường quay n1.
Máy điện không đồng bộ có hai dây
Bài giảng môn Mạch điều khiển
Biên soạn: ThS. Phan Thanh Tú Trang - 19 -
quấn stato
(sơ cấp) nối với lưới điện tấn số không đổi f,
dây quấn roto (thứ cấp) được nối tắt hoặc khép kín qua điện trở. Dòng điện rôto có
tần số f2 phụ thuộc vào tốc độ của rôto.
Máy phát điện không đồng bộ có đặc tính làm việc không tốt lắm so với phát điện
đồng bộ,nên ít được sử dụng.
Động cơ
điện không đồng bộ so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận hành
đơn giản, giá thành rẻ, làm việc tin cậynên được sử dụng nhiều.
Ngoài động cơ điện không đồng bộ 3 pha còn có động cơ điện không đồng bộ hai
pha và một pha.
b.Cấu tạo
:
Máy điện không đồng bộ có hai bộ phận chính: Lõi thép và dây quấn.
- Stato:
Là phần tĩnh gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra có võ máy và
nắp máy.
+ Lõi thép : Lõi thép hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong
(hình 2.2.1)ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trụ. Lõi thép được ép vào
trong võ máy.
+ Dây quấn: làm bằng dây dẫn bọc cách điện, được đặt trong rãnh các lõi thép.
+ Võ máy: làm bằng nhôm hoặc bằng gang, dung để giữ chặt lõi thép và cố địng máy
trên bệ.Vỏ máy và nắ
p máy còn để bảo vệ máy.

Hình ảnh roto lồng sóc và stato

2
2
3
4
2
1
B
N

Hình 2.3.1. Mặt cắt ngang trục máy
Có hai loại : rôto cực ẩn và rôto cực lồi.

B
N
a)

N
b)
B

Hình 2.3.2. a) rôto cực ẩn b) rôto cực lồi
Bài giảng môn Mạch điều khiển
Biên soạn: ThS. Phan Thanh Tú Trang - 21 -
4. Máy điện một chiều
Ngày nay mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rất rộng rãi, song máy điện
một chiều vẫn tồn tại, đặc biệt là động cơ điện một chiều.Trong công nghiệp, động cơ
điện một chiều được sử dụng ở nhữnh nơi yêu cầu mômen mở máy lớn hoặc yêu cầu
điều chỉ
nh tốc độ bằng phẳng và phạm vi rộng.
Trong các thiết bi tự động, các máy điện khuých đại, các động cơ điện chấp hành là

Hình 2.4.1. Mặt cắt ngang trục Hình 2.4.2.Lá thép lõi rôto
máy điện một chiều
Bài giảng môn Mạch điều khiển
Biên soạn: ThS. Phan Thanh Tú Trang - 22 -
a)
1
3
4
5
3
8
6
2
1
2
7
4
S
N

Ngoài dây quấn xếp, ở máy điện một chiều còn có kiểu dây quấn sống . Hai phần tử
dây quấn kiểu sống.
+ Cổ góp và chổi điện:
Cổ góp gồm các phiến góp bằng đồng được ghép cách điện, có dạng hình trụ gắn ở
đầu trục rôto.
Chổi điện (chổi than) làm bằng than graphit. Các chổi tỳ chặt lên cổ góp nhờ là xo và
giá chổi điện gắn trên nắ
p máy.
b. Phân loại máy phát điện một chiều
:

tục quay

Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ
đổi cực sao cho từ trường giữa
stator và rotor cùng dấu, trở lại
pha 1

Bài giảng môn Mạch điều khiển
Biên soạn: ThS. Phan Thanh Tú Trang - 24 -
CHƯƠNG III
MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN
BÀI 1: RÁP MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HAI ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ 3 PHA KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP

I. Nội dung yêu cầu
• Nhấn ON1 động cơ ĐC1 chạy
• Nhấn ON2 động cơ ĐC2 chạy
• Nhấn OFF cả hai động cơ dừng

II. Danh mục thiết bị
• 3 nút nhấn
• 2 contactor
• 2 rơle nhiệt

III. Sơ đồ nguyên lý

1. Mạch động lực