Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Phần 1)

UBND TỈNH NAM ĐỊNH 
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NAM ĐỊNH 
ThS. Trần Đức Nghị (Chủ biên) 
 ThS. Trần Đức Nghị ( Chỉnh sửa) 
GIÁO TRÌNH 
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN 
 (Dùng cho hệ cao đẳng nghề Điện công nghiệp) 
(chỉnh sửa lần 2) 
NĂM 2014 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 2
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN 
* MỤC ĐÍCH YÊU CẦU 
- Mục đích: Chương 1 nhằm cung cấp cho người đọc những kiến thức về quá 
trình phát triển của hệ thống điều khiển khí nén, các ưu nhược điểm của hệ 
thống điều khiển khí nén cũng như các đơn vị tính toán cơ bản. 
- Yêu cầu: 
 + Hiểu đúng các ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển khí nén, từ đó 
phát huy nhửng ưu điểm và hạn chế nhược điểm 
 + Hiểu rõ khả năng ứng dụng của khí nén từ đó ứng dụng vào trong 
những trường hợp cụ thể 
 + Nắm được các đơn vị tính toán khí nén để tính toán thiết kế hệ thống 
khí nén phù hợp với yêu cầu 
Bài 1: Vài nét về sự phát triển 
 Ứng dụng khí nén có từ thời trước công nguyên. Ví dụ: Nhà triết học 
người Hi Lạp Ktesibios và học trò của ông là Heron đã chế tạo ra thiết bị bắn 
tên hay ném đá. Sau đó có một số phát minh sáng chế của hai ông: thiết bị 
đóng, mở cửa bằng khi nén, bơm, súng phun lửa được ứng dụng. 
 Tuy nhiên sự phát triển của khoa học kỹ thuật thời đó không đồng bộ, 
nhất là sự kết hợp các kiến thức về cơ học, vật lý, vật liệu  còn thiếu, chính 
vì vậy phạm vi ứng dụng của khí nén còn yếu. 
 Mãi cho đến thế kỷ thứ 17, nhà kỹ sư chế tạo người Đức Ottovon nhà 
toán học và triết học người pháp Pascal cũng như nhà vật lý người pháp Denis 
Papin đã xây dựng nền tảng cơ bản ứng dụng khí nén. 
 Trong thế kỷ thứ 19, các máy móc thiết bị sử dụng năng lượng khí nén 
lần lượt được phát minh như: thư vận chuyển trong ống bằng khí nén, phanh 
bằng khí nén, búa tán đinh bằng khí nén. Trong lĩnh vực xây dựng đường 
hầm xuyên dãy núi Alpes ở Thụy sĩ lần đầu tiên người ta sử dụng khi nén với 
công suất lớn. Váo những năm 70 của thế kỷ thứ 19 xuất hiện ở Pari một 
trung tâm sử dụng năng lượng khí nén với công suất lớn. Khí nén được vận 
chuyển trong đường ống tới nơi tiêu thụ có bán kính 250mm và dài nhiều km. 
Tại đó khí nén được nung nóng lên nhiệt độ từ 500C đến 1500C để tăng công 
suất truyền động trong động cơ, các thiết bị búa hơi. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 3
 Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện, vai trò sử dụng năng 
lượng bằng khi nén giảm dần. Tuy nhiên việc sử dụng năng lượng bằng khí 
nén vẩn đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử dụng năng 
lượng điện sẽ nguy hiển, sử dụng năng lượng khí nén ở dụng cụ nhỏ nhưng 
truyền với vận tốc cao,những thiết bị như búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh  và 
nhiều nhất là các dụng cụ, đồ gá kẹp chặt trong các máy. 
 Thời gian sau chiến tranh thế giới thứ 2, việc ứng dụng năng lượng 
bằng khí nén trong lĩnh vực điều khiển phát triển khá mạnh mẽ. Với những 
dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén mới được sáng chế và được ứng dụng vào 
nhiều lĩnh vực khác nhau, sự kết hợp khí nén với điện – điện tử là nhân tố 
quyết định cho sự phát triển của kỹ thuật điều khiển trong tương lai. 
Bài 2: Khả năng ứng dụng của khí nén. 
1. Trong lĩnh vực điều khiển 
 Sau chiến tranh thế giới thứ 2, nhất là vào những năm 50 và 60 của thế 
kỷ thứ 20, là thời gian phát triển mạnh mẽ của giai đoạn tự động hóa quá trình 
sản xuất, kỹ thuật điều khiển bằng khí nén phát triển mạnh mẽ và đa dạng 
trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Chỉ riêng ở Cộng hòa liên bang Đức đã có 60 
hãng chuyên sản xuất các phần tử bằng khì nén. 
 Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng ở nhiều lĩnh vực khác 
nhau như các thiết bị phun sơn, các loại đồ gá kẹp, các chi tiết nhựa, chất dẻo, 
hoặc là được sử dụng trong các lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện tử, vì điều 
kiện vệ sinh môi trường rất tốt và an toàn cao. Ngoài ra hệ thống điều khiển 
bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền rửa tự động, các thiết bị vận 
chuyển và kiểm tra của lò hơi, thiết bị mạ, đóng gói bao bì và công nghiệp 
hóa chất. 
2. Hệ thống truyền động 
a, Các dụng cụ, thiết bị máy va đập. 
 Các thiết bị, máy móc trong lĩnh vực khai thác như khai thác đá, khai 
thác than, trong công trình xây dựng như xây dựng hầm mỏ, đường hầm  
b, Truyền động quay. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 4
 Truyền động động cơ quay với công suất lớn bằng năng lượng khí nén 
với giá thành rất lớn. Nếu so sánh giá thành tiêu thụ điện của động cơ quay 
bằng năng lượng khí nén với động cơ điện có cùng công suất, thì giá thành 
tiêu thụ của động cơ quay bằng năng lượng khí nén cao hơn 10 đến 15 lần so 
với động cơ điện. Nhưng ngược lại thể tích và trọng lượng nhỏ hơn 30% so 
với động cơ điện có cùng công suất. 
 Những dụng cụ vặn vít từ M4 đến M300, máy khoan công suất khoảng 
3,5KW, máy mài công suất khoảng 2,5KW cũng như máy mài với công suất 
nhỏ với số vòng quay cao 100.000 vòng/phút thì khả năng sử dụng động cơ 
bằng khí nén là phù hợp. 
 c, Truyền động thẳng 
 Vận dụng truyền động bằng áp suất khí nén cho chuyển động thẳng 
trong các dụng cụ, đồ gá kẹp chặt chi tiết, trong các thiết bị đóng gói, trong 
các loại máy gia công gỗ, trong các thiết bị lám lạnh, cũng như trong các hệ 
thống phanh hãm của ô tô. 
 d, Trong hệ thống đo và kiểm tra. 
 Dùng trong các thiết bị đo và kiểm tra chất lượng sản phẩm. 
3 Ưu, nhược điểm của hệ thóng truyền động bằng khí nén 
a, Ưu điểm 
- Do khả năng chịu nén lớn của không khí, cho nên có thể trích chứa 
khí nén một cách thuận lợi. Như vậy có khả năng ứng dụng để thành lập 
một trạm trích chứa khí nén. 
- Có khả năng truyền tải năng lượng xa, vì độ nhớt động học của khí 
nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẩn ít. 
- Đường dẫn khí nén ra không cần thiết (ra ngoài không khí) 
- Chi phí thấp để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, vì 
phần lớn trong các xí nghiệp hệ thống đường dẫn khí nén đã có sẵn. 
- Hệ thống phòng ngửa quá áp suất giới hạn được đảm bảo. 
b, Nhược điểm 
- Lực truyền tải trọng thấp 
- Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi, 
bởi vì khả năng đàn hồi của khí lớn, cho nên không thể thực hiện những 
chuyển động thẳng hoặc quay đều. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 5
- Dòng khí nén thoát ra ở đường ống dẫn ra gây nên tiếng ồn. 
Hiện nay trong lĩnh vực điều khiển, người ta thường kết hợp hệ thống điều 
khiển bằng khí nén với cơ hoặc với điện, điện tử. Cho nên rất khó xác định 
một cách chính xác, rõ ràng ưu, nhược điểm của từng hệ thống điều khiển. 
Tuy nhiên có thể so sánh một số khía cạnh, đặc tính của truyền động 
bằng khí nén đối với truyền động bằng cơ, bằng điện. 
4. Một số đặc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén 
a. Độ an toàn khi quá tải 
Khi hệ thống đạt được áp suất làm việc tới hạn, thì truyền động vẫn an 
toàn không có sự cố, hư hỏng xảy ra. 
b. Sự truyền tải năng lượng. 
 Tổn thất áp suất và giá đầu tư cho mạng truyền tải bằng khí nén tương 
đối thấp. 
c. Tuổi thọ và bảo dưỡng 
 Hệ thống điều khiển và truyền động bằng khi nén hoạt động tốt, khi 
mạng đạt tới áp suất tới hạn và không gây nên ảnh hưởng đối với môi trường. 
Tuy nhiên hệ thống đỏi hỏi rất cao vấn đề lọc chất bẩn của áp suất không khí 
trong hệ thống. 
d. Khả năng thay thế những phần tử, thiết bị 
 Trong hệ thống truyền động bằng khí nén, khả năng thay thế những 
phần tử dễ dàng. 
e. Vận tốc truyền 
 Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén 
nhỏ, hơn nữa khả năng dãn nở của áp suất khí lớn , nên truyền động có thể đạt 
được vận tốc rất cao. 
f. Khả năng điều chỉnh lưu lượng dòng và áp 
 Truyền động bằng khí nén có khả năng điều chỉnh lưu lượng và áp suất 
một cách đơn giản. Tuy nhiên với sự thay đổi tải trọng tác động thì vận tốc bị 
thay đổi. 
g. Vận tốc truyền tải. 
 Vận tốc truyền tải và xử lý tin hiệu tương đối chậm. 
5. Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển khí nén 
a. Áp suất 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 6
 Đơn vị cơ bản của áp suất theo hệ số đo lường SI là Pascal 
Pascal là áp suất phân bố đều lên bề mặt có diện tích 1m2 với lực tác động 
vuông góc lên bề mặt đo là 1 Newton 
1Pascal = 1 N/m2 
Trong thực tế người ta dùng đơn vị bội của Pascal là Megapascal 
1Mpa = 1.000.000Pa 
Ngoài ra còn dùng đơn vị là bar 
1 bar = 100.000Pa 
Trong thực tế người ta coi 1 bar = 1at 
b.Lực 
Đơn vị của lực là Newton (N) 
1 Newton là lực tác động lên đối trọng có khối lượng 1kg với gia tốc 1m/s2 
1N = 1kg 
2s
m
c. Công 
Đơn vị của công là Joule (J) 
1 Joule là công sinh ra dưới tác động của lực 1N để vật thể dịch chuyển 
quãng đường 1m 
1J = 1 Nm 
d. Công suất 
Đơn vị của công suất là Watt 
1 Watt là công suất trong thời gian 1 giây sinh ra năng lượng 1 Joule 
1W = 1 Nm/s 
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 
Câu 1: 
Cho biết ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển khí nén 
Câu 2: 
 Cho biết khả năng ứng dụng của hệ thống điều khiển khí nén trong 
điều khiển 
Câu 3: 
 Cho biết các đơn vị để tính toán hệ thống khí nén 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 7
CHƯƠNG 2: MÁY NÉN KHÍ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN 
*. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU 
- Mục đích: 
 Trang bị cho người đọc các kiến thức về máy nén khí, các bộ lọc khí, 
các phương pháp xử lý khí nén. 
- Yêu cầu: 
 - Hiểu nguyên lý hoạt động của máy nén khí 
 - Hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động , ưu nhược điểm của từng loại máy 
nén khí, từ đó có khả năng ứng dụng vào từng trường hợp điều khiển cụ thể 
 - Hiểu ứng dụng của các bộ lọc khí, 
 - Hiểu rõ các phương pháp xử lý khí nén 
Bài 1: MÁY NÉN KHÍ 
 Áp suất được tạo ra từ máy nén, ở đó năng lượng cơ học của động cơ 
điện hoặc của động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén 
và nhiệt năng. 
I. Nguyên tắc hoạt động và phân loại máy nén khí: 
 1.Nguyên tắc hoạt động 
 - Nguyên lý thay đổi thể tích 
 Không khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó thể tích của buồng chứa sẽ 
nhỏ lại. Như vậy theo định luật Boy - Mariotte, áp suất trong buồng chứa sẽ 
tăng lên. Các lọai máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như kiểu pit - 
tông, bánh răng, cánh gạt... 
 - Nguyên lý động năng 
 Không khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó áp suất khí nén được tạo ra 
bằng động năng bánh dẫn. Nguyên tắc hoạt động này tạo ra lưu lượng và 
công suất rất lớn. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như máy nén 
khí kiểu ly tâm. 
 2. Phân loại: 
 - Theo áp suất: 
 * Máy nén khí áp suất thấp p ≤ 15 bar. 
 * Máy nén khí áp suất cao p ≥ 15 bar. 
 * Máy nén khí áp suất rất cao p ≥ 300 bar. 
 - Theo nguyên lý hoạt động: 
 * Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 8
* Máy nén khí kiểu pít - tông, máy nén khí kiểu cánh gạt, máy nén khí 
kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít. 
 * Máy nén khí tua - bin: 
 Máy nén khí kiểu ly tâm và máy nén khí theo chiều trục. 
3. Phạm vi ứng dụng của các loại máy nén khí: 
 Thông số kỹ thuật để chọn máy nén khí là áp suất p và lưu lượng Q. 
Hình 2.1:Phạm vi ứng dụng của máy nén khí. 
II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại máy nén khí cơ bản 
1. Máy nén khí kiểu pít - tông: 
 Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu pít - tông một cấp được biểu 
diễn 
Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu pít - tông 1 cấp. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 9
 Máy nén khí kiểu pít - tông một cấp có thể hút được lưu lượng đến 
10m3/phút và áp suất nén từ 6 đến 10 bar. Máy nén khí kiểu pít - tông hai cấp 
có thể nén đến áp suất 15 bar. Loại máy nén khí kiểu pít - tông một cấp và 
hai cấp thích hợp cho hệ thống điều khiển bằng khí nén trong công nghiệp. 
Máy nén khí kiểu pít - tông được phân loại theo cấp số nén, loại truyền động 
và phương thức làm nguội khí nén. Ngoài ra người ta còn phân loại theo vị trí 
của pít - tông. 
 * Ưu điểm : Cứng vững, hiệu suất cao, kết cấu, vận hành đơn giản 
 * Khuyết điểm : Tạo ra khí nén theo xung, thường có dầu, ồn. 
2. Máy nén khí kiểu cánh gạt 
-Nguyên lý hoạt động 
Không khí được hút vào buồng hút (trên biểu đồ p - V tương ứng đoạn 
-a). Nhờ rôto và stato đặt lệch nhau một khoảng lệch tâm e, nên khi rôto quay 
theo chiều sang phải, thì không khí sẽ vào buồng nén (trên biểu đồ p - V 
tương ứng đoạn a - b). Sau đó khí nén sẽ vào buồng đẩy (trên biểu đồ p - V 
tương ứng đoạn b - c). 
 Lưu lượng tính theo công thức sau: 
60
1
0
n
qQV  
Trong đó: 
 [m]: Chiều dày cánh gạt. 
 Z: Số cánh gạt. n(v/ph): Số vòng quay rôto. 
e[m]: Độ lệch tâm. 
 D[m]: Đường kính stato. 
 b[m]: Chiều rộng cánh gạt. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 10
Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu cánh gạt. 
- Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt một cấp 
 Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt một cấp (hình 2.3) bao gồm: thân 
máy (1), mặt bích thân máy, mặt bích trục, rôto (2) lắp trên trục. Trục và rôto 
(2) lắp lệch tâm e so với bánh dẫn chuyển động. Khi rôto (2) quay tròn, dưới 
tác dụng của lực ly tâm các cánh gạt (3) chuyển động tự do trong các rãnh ở 
trên rôto (2) và đầu các cánh gạt (3) tựa vào bánh dẫn chuyển động. Thể tích 
giới hạn giữa các cánh gạt sẽ bị thay đổi. Như vậy quá trình hút và nén được 
thực hiện. 
 Để làm mát khí nén, trên thân máy có các rãnh để dẫn nước vào làm 
mát. Bánh dẫn được bôi trơn và quay tròn trên thân máy để giảm bớt sự hao 
mòn khi đầu các cánh tựa vào. 
Hình 2.4:Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt. 
 * Ưu điểm : kết cấu gọn, máy chạy êm, khí nén không bị xung 
 * Khuyết : hiệu suất thấp, khí nén bị nhiễm dầu 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 11
3. Máy nén khí kiểu trục vít: 
 Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. 
Thể tích khoảng trống giữa các răng sẽ thay đổi khi trục vít quay. Như vậy sẽ 
tạo ra quá trình hút (thể tích khoảng trống tăng lên), quá trình nén (thể tích 
khoảng trống nhỏ lại) và cuối cùng là quá trình đẩy. 
 Máy nén khí kiểu trục vít gồm có hai trục: trục chính và trục phụ. Số 
răng (số đầu mối) của trục xác định thể tích làm việc (hút, nén). Số răng càng 
lớn, thể tích hút nén của một vòng quay sẽ giảm. Số răng (số đầu mối) của 
trục chính và trục phụ không bằng nhau sẽ cho hiệu suất tốt hơn. 
Hình 2.5:Nguyên lý họat động máy nén khí kiểu trục vít 
 Lưu lượng tính theo (2.1), ta có: 
60
1
0
n
qQV  
 Trong đó: 
 q0 [m3/vòng]: Lưu lượng / vòng. 
λ : Hiệu suất. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 12
 n1 [v/ph]: Số vòng quay trục chính. 
 Hiệu suất phụ thuộc vào số vòng quay n, vídụ: 
Lưu lượng q0 được xác định như sau: 
 Trong đó: 
 L[m]: Chiều dài trục vít. 
 A1 [m]: Diện tích của trục chính. 
 A2 [m]:  ... về vị trí ban đầu. 
Hình 4.2: Van đảo chiều 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 39
Hình 4.3:Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều. 
II. Ký hiệu van đảo chiều 
 Sự chuyển đổi của nòng van được biểu diễn bằng các ô vuông liền 
nhau với các chữ cái o, a, b, c 
 Vị trí “không” được ký hiệu là vị trí mà khi van chưa có tác động của 
tín hiệu ngoài vào. Đối với van có 3 vị trí, thì vị trí o ở giữa , ký hiệu “o” là 
vị trí “không “. 
Đối với van có hai vị trí , thì vị trí “không“ có thể là vị trí “a” hoặc “b”, 
thông thường thì vị trí bên phải “b” là vị trí “không “. 
 Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường thẳng có hình mũi tên, biểu 
diễn chuyển động của dòng khí nén qua van. Trường hợp dòng bị chặn được 
biểu diễn bằng dấu gạch ngang. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 40
III. Tín hiệu tác động 
 Nếu ký hiệu lò xo nằm ngay phía bên phải của ký hiệu van đảo chiều, 
thì van đảo chiều đó có vị trí “không”, vị trí đó là ô vuông phía bên phải của 
ký hiệu van đảo chiều và được ký hiệu “o”. Điều đó có nghĩa là khi nào chưa 
có tác động vào nòng van, thì lò xo tác động giữ vị trí đó. Tác động phía đối 
diện của van, ví dụ: tín hiệu tác động bằng cơ, bằng khí nén hay bằng điện giữ 
ô vuông phía bên trái của van và được ký hiệu “1”. Trong hình 3.4 là sơ đồ 
biểu diễn các loại tín hiệu tác động lên nòng van đảo chiều. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 41
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 42
IV. Van đảo chiều có vị trí “không” (không duy trì) 
 -Van đảo chiều có vị trí “không” là loại van nếu không có tín hiệu tác động 
thì van chỉ dừng ở một vị trí duy nhất (đối với van có hai vị trí thì thường vị 
trí b; loại van có 3 vị trí thì vị trí “không” nằm ô vuông ở giữa). 
 1. Van đảo chiều 2/2, tác động cơ học - đầu dò 
Hình 4.4: Van đảo chiều 2/2 tác động bằng đầu dò 
 2. Van đảo chiều 3/2, tác động cơ học - đầu dò 
Hình 4.5: Van đảo chiều 3/2. 
 3. Van đảo chiều 3/2 tác động bằng tay – nút ấn 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 43
Hình 4.6: Van đảo chiều 3/2. 
4. Van đảo chiều 4/2 tác động bằng bàn đạp 
Hình 4.7: Van đảo chiều 4/2. 
 5. Van đảo chiều 5/2 tác động bằng cơ – đầu dò: 
Hình 4.8: Van đảo chiều 5/2. 
 6. Van đảo chiều 5/2 tác động bằng khí nén: 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 44
Hình 4.9: Van đảo chiều 5/2 tác động bằng khí nén. 
 7. Van đảo chiều 4/2 tác động trực tiếp bằng nam châm điện: 
Hình 4.10: Van đảo chiều 4/2 tác động trực tiếp bằng nam châm điện. 
 8. Van đảo chiều 3/2 tác động bằng nam châm điện qua van phụ trợ: 
 Tại vị trí “không” cửa P bị chặn, cửa A nối với cửa R. Khi dòng điện 
vào cuộn dây, pít – tông trụ bị kéo lên, khí nén sẽ theo hướng P1 – 12 tác 
động lên pít – tông phụ, pít – tông phụ bị đẩy xuống, van sẽ chuyển sang vị trí 
1, lúc này cửa P nối với cửa A, cửa R bị chặn. Khi dòng điện mất đi, pít – 
tông trụ bị lò xo kéo xuống và khí nén ở phần trên pít- tông phụ sẽ theo cửa Z 
thoát ra ngoài. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 45
Hình 4.11: Van đảo chiều 3/2 tác động bằng nam châm điện qua van phụ trợ. 
 9. Van xoay đảo chiều 4/3 tác động bằng tay 
Hình 4.12: Van xoay đảo chiều 4/3. 
 10. Công tắc hành trình (cữ chặn): 
 Chiều tác động lên đầu dò là cùng hướng với khoảng chạy của đầu dò. 
Chiều tác động lên công tắc hành trình bằng con lăn tác động hai chiều được 
mô tả ở hình 4.17. Đối với công tắc hành trình (cử chận) bằng con lăn tác 
động một chiều khi chiều tác động từ trái qua phải, con lăn bị xoay, không có 
tín hiệu tác động lên công tắc hành trình. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 46
Hình 4.13: Công tắc hành trình. 
V. Van đảo chiều không có vị trí “không” (có duy trì): 
1. Giới thiệu chung 
Van đảo chiều không có vị trí “không“ là loại van sau khi tín hiệu tác động 
lần cuối lên nòng van không còn nữa, thì van sẽ giữ nguyên vị trí lần đó, khi 
nào chưa có tác động lên phía đối diện nòng van. Vị trí tác động được ký 
hiệu a, b, c 
 Tác động lên nòng van có thể là: 
 - Tác động bằng tay, bàn đạp. 
 - Tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi vào hay đi ra từ hai phía nòng 
van. 
 - Tác động trực tiếp bằng điện từ hay gián tiếp bằng dòng khí nén đi qua van 
phụ trợ. 
 Loại van đảo chiều chịu tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi vào hay đi 
ra từ hai phía nòng van hay tác động trực tiếp bằng điện từ hoặc gián tiếp 
bằng dòng khí nén đi qua van phụ trợ được gọi là van đảo chiều xung bởi vì 
vị trí của van được thay đổi khí có tín hiệu xung tác động lên nòng van. 
2. Van trượt đảo chiều 3/2 tác động bằng tay 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 47
Hình 4.14: Van trượt đảo chiều 3/2. 
 Khi dịch chuyển ống lót sang vị trí a, thì cửa P nối cửa A và cửa R bị chặn. 
Khi dịch chuyển ống lót sang vị trí b, thì cửa A nối với cửa R và cửa P bị 
chặn. 
 3. Van đảo chiều xung 5/2 tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi ra từ 
hai phía nòng van: 
 Nguyên tắc hoạt động cũng tương tự giống như van đảo chiều xung 4/2 tác 
động bằng dòng khí nén điều khiển đi ra từ hai phía nòng van. 
Hình 4.15: Van trượt đảo chiều 5/2 
4. Van đảo chiều xung 3/2 tác động bằng nam châm điện qua van phụ trợ: 
Hình 4.16: Van đảo chiều xung 3/2. 
 5. Van đảo chiều xung 4/2 tác động bằng nam châm điện qua van phụ trợ: 
Hình 4.17: Van đảo chiều xung 4/2. 
 6. Van đảo chiều xung 5/2 tác động bằng nam châm điện qua van phụ trợ: 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 48
Hình 4.18: Van đảo chiều xung 5/2. 
Bài 3: VAN CHẶN 
 Van chắn là loại van chỉ cho lưu lượng khí nén đi qua một chiều, chiều 
ngược lại bị chặn. Áp suất dòng chảy tác động lên bộ phận chặn của van và 
như vậy van được đóng lại. Van chắn gồm có các loại sau: 
 - Van một chiều. 
 - Van logic OR. 
 - Van logic AND. 
 - Van xả khí nhanh. 
I. Van một chiều 
 Van một chiều có tác dụng chỉ cho lưu lượng khí nén đi qua một chiều, 
chiều ngược lại bị chặn. Nguyên lý hoạt động và ký hiệu van một chiều, dòng 
khí nén đi từ A qua B, chiều từ b qua A bị chặn. 
Hình 4.19:Van một chiều 
II. Van logic OR 
 Nguyên lý hoạt động và ký hiệu van logic OR như sau: Khi có dòng khí 
nén qua cửa P1 sẽ đẩy pít – tông trụ của van sang vị trí bên phải chắn cửa P2, 
như vậy cửa P1 nối với cửa A. Khi có dòng khí nén qua cửa P2 sẽ đẩy pít – 
tông trụ của van sang vị trí bên trái chắn cửa P1, như vậy cửa P2 nối với cửa 
A. Như vậy, van logic OR có chức năng là nhận tín hiệu điều khiển ở những 
vị trí khác nhau trong hệ thống điều khiển. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 49
Hình 4.20: Van logic OR. 
III. Van logic AND: 
 Khi có dòng khí nén qua cửa P1 sẽ đẩy pít – tông trụ của van sang vị trí 
bên phải như vậy cửa P1 bị chặn. Khi có dòng khí nén qua cửa P2 sẽ đẩy pít 
– tông trụ của van sang vị trí bên trái, cửa P2 bị chặn. Nếu dòng khí nén đồng 
thời đi qua cửa P1 và P2, cửa A sẽ nhận được tín hiệu, tức là khí nén sẽ đi qua 
cửa A. Như vậy van logic AND có chức năng là nhận tín hiệu điều khiển 
cùng một lúc ở những vị trí khác nhau trong hệ thống điều khiển. 
Hình 4.21: Van logic AND. 
IV. Van xả khí nhanh: 
 Khi dòng khí nén đi qua cửa P2 sẽ đẩy pít – tông trụ sanh phải chắn cửa 
R, như vậy cửa P nối với cửa A. Trường hợp ngược lại, khi dòng khí nén đi 
từ A sẽ đẩy pít – tông trụ sang trái chắn cửa P và như vậy cửa A nối với cửa 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 50
R. Van xả khí nhanh thường lắp ở vị trí gần cơ cấu chấp hành, ví dụ pít – 
tông có nhiệm vụ xả khí nhanh ra ngoài. 
Hình 4.22: Van xả khí nhanh. 
Bài 4: VAN TIẾT LƯU: 
Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy tức là điều 
chỉnh vận tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành. Ngoài ra van tiết lưu 
cũng có nhiệm vụ điều chỉnh thời gian chuyển đổivị trí của van đảo chiều. 
Nguyên lý làm việc của van tiết lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ 
thuộc vào sự thay đổi tiết diện. 
I. Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi: 
 Lưu lượng dòng chảy qua khe hở của van có tiết diện không thay đổi 
được. 
Hình 4.23: Ký hiệu van tiết lưu có tiết diện không thay đổi. 
II. Van tiết lưu có tiết diện thay đổi: 
 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi điều chỉnh được lưu lượng dòng chảy qua 
van. Hình 4.32 là nguyên lý hoạt động và ký hiệu của van tiết lưu có tiết diện 
thay đổi, tiết lưu được cả hai chiều của dòng khí nén đi từ A qua B vàngược 
lại. Tiết diện được thay đổi bằng vít điều chỉnh. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 51
Hình 4.24: Van tiết lưu có tiết diện thay đổi được. 
III. Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay: 
 Nguyên lý hoạt động của van như sau: tiết diện chảy Ax thay đổi bằng 
cách điều chỉnh vít điều chỉnh. Khi dòng khí nén đi từ A qua B, lò xo đẩy 
màng chắn xuống và dòng khí nén chỉ đi qua tiết diện Ax. Khi dòng khí nén 
đi từ B qua A, áp suất khí nén thắng lực lò xo, đẩy màng chắn lên và như vậy 
dòng khí nén sẽ đi qua khoảng hở giữa màng chắn và mặt tựa màng chắn, lưu 
lượng không được điều 
Hình 4.25: Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay. 
IV. VAN ÁP SUẤT: 
1. Van an toàn: 
 Van an toàn có nhiệm vụ giữ áp suất lớn nhất mà hệ thống có thể tải. 
Khi áp suất lớn hơn áp suất cho phép của hệ thống thì dòng áp suất khí nén sẽ 
thắng lực lò xo và khí nén sẽ theo cửa R thoát ra ngoài môi trường. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 52
Hình 4.26: Van an toàn. 
2. Van tràn: 
 Nguyên tắc hoạt động của van tràn tương tự như van an toàn nhưng 
chỉ khác ở chỗ là khi áp suất ở cửa P đạt được giá trị xác định thì cửa P sẽ nối 
với cửa A nối với hệ thống điều khiển. 
Hình 4.27: Ký hiệu van tràn. 
3. Van điều chỉnh áp suất: 
 Van điều chỉnh áp suất có công dụng giữ cho áp suất không đổi ngay 
cả khi có sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc ở phía đường ra hoặc 
sự dao động của áp suất đường vào van. Nguyên tắc hoạt động của van điều 
chỉnh áp suất như sau (Hình 3.30): khi điều chỉnh trục vít, tức là điều chỉnh vị 
trí của đĩa van, trong trường hợp áp suất của đường ra tăng lên so với áp suất 
được điều chỉnh, khí nén sẽ qua lỗ thông tác dụng lên màng, vị trí kim van 
thay đổi, khí nén qua lỗ xả khí ra ngoài. Đến khi áp suất ở đường ra giảm 
xuống bằng với áp suất được điều chỉnh, kim van trở về vị trí ban đầu. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 53
Hình 4.28: Nguyên lý hoạt động của van điều chỉnh áp suất và ký hiệu. 
4. Rơle áp suất: 
 Rơle áp suất có nhiệm vụ đóng mở công tắc điện, khi áp suất trong hệ thống 
vượt quá mức yêu cầu. Trong hệ thống điều khiển điện – khí nén, rơle áp suất 
có thể coi như là phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện. Công tắc điện 
đóng, mở tương ứng với những giá trị áp suất khác nhau có thể điều chỉnh 
bằng vít. 
Hình 4.29: Rơle áp suất. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 54
BÀI 5: VAN ĐIỀU CHỈNH THỜI GIAN: 
I. Rơle thời gian đóng chậm: 
 Rơle thời gian đóng chậm gồm cụm các phần tử: van tiết lưu một chiều 
điều chỉnh bằng tay, bình trích chứa, van đảo chiều 3/2 ở vị trí “không” cửa P 
bị chặn 
Hình 4.30: Rơle thời gian đóng chậm. 
Khí nén qua van tiết lưu một chiều, cần thời gian t1 để làm đầy bình 
chứa, sau đó tác động lên nòng van đảo chiều, van đảo chiều chuyển đổi vị trí, 
cửa P nối với cửa A. 
II. Rơle thời gian ngắt chậm: 
 Rơle thời gian đóng chậm, về nguyên lý, cấu tạo cũng tương tự như 
rơle thời gian đóng chậm, nhưng van một chiều có chiều ngược lại. 
 Hình 4.31: Rơle thời gian ngắt chậm. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 55
III. VAN CHÂN KHÔNG: 
 Van chân không là cơ cấu có nhiệm vụ hút và giữ chi tiết bằng lực hút 
chân không. Chân không được tạo ra bằng bơm chân không hay bằng nguyên 
lý ống Ventury. Khí nén với áp suất p trong khoảng 1,5 – 10 bar sẽ qua ống 
Ventury và theo cửa R thoát ra ngoài. Tại phần cuối của ống Ventury chân 
không sẽ được tại thành. 
Như vậy cửa nối U sẽ tạo ra chân không. Cửa U nối với đĩa hút 
(thường được chế tạo theo dạng đĩa tròn với vật liệu là cao su hay vật liệu 
tổng hợp). Áp suất chân không tại cửa U có thể đạt đến 0,7 bar và phụ thuộc 
vào áp suất p của dòng khí nén 
Hình 4.32: Van chân không có bình trích chứa. 
Bài 6: THỰC HÀNH 
Bài 1: 
Thực tập nhận biết các loại van đảo chiều, van tiết lưu, van áp suất, van 
tràn. 
Bài 2: 
 Thực tập xác định vị trí các cửa nguồn, của xả, cửa tác động của các 
van đảo chiều. 
Bài 3: 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 56
 Đấu lắp mạch điều khiển xilanh đi ra đi về bằng van đảo chiều có vị trí 
“không” 3/2 tín hiệu tác động bằng tay. 
Bài 4: 
 Đấu lắp mạch điều khiển một xilanh bằng van đảo chiều 5/2 tín hiệu tác 
động bằng nam châm điện có vị trí không. 
Bài 5: 
 Đấu lắp mạch điều khiển một xilanh bằng van đảo chiều 4/2 tín hiệu tác 
động bằng nam châm điện, van không có vị trí không. 
* CÂU HỎI ÔN TẬP 
Câu 1: 
 Nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của van đảo chiều 
Câu 2: 
 Cho biết các tín hiệu tác động của van đảo chiều 
Câu 3: 
 Van đảo chiều có vị trí “ không” là gì. Nêu ký hiệu của van 4/3, 5/3 
Câu 4: 
 Nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van đảo chiều có vị trí “ không” 
3/2 tác động bằng đầu dò. 
Câu 5: 
 Nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van đảo chiều có vị trí “ không” 
5/2 tác động bằng khí nén. 
Câu 6: 
Nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van đảo chiều có vị trí “ không” 3/2 
tác động bằng nam châm điện. 
Câu 7: 
 Thế nào là van đảo chiều không có vị trí 0. Nêu ký hiệu của van đảo 
chiều không có vị trí không 3/2 có tín hiệu tác động bằng tay gạt. 
Câu 8: 
 Nêu ký hiệu của van đảo chiều không có vị trí không 4/2 tín hiệu tác 
động bằng khí nén và van đảo chiều 5/2 tín hiệu tác động bằng nam châm 
điện. 
Câu 9: 
 Tác dụng của van một chiều là gì. Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và 
ký hiệu của van một chiều. 
Câu 10: 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 57
 Tác dụng của van OR là gì. Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ký 
hiệu của van OR 
Câu 11: 
Tác dụng của van AND là gì. Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ký 
hiệu của van AND. 
Câu 12: 
 Tác dụng của van tiết lưu là gì. Nêu ký hiệu van tiết lưu cú tiết diện 
không đổi và giải thích. 
Câu 13 
Tác dụng của van tiết lưu một chiều là gì. Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt 
động và ký hiệu của van tiết lưu một chiều.