Giáo trình Khí cụ điện (Trình độ: Cao đẳng) - Trường cao đẳng cơ giới Ninh Bình

ệ sinh sạch ngàm cầu dao và lưỡi dao động; - Kiểm tra sự đàn hồi của lò xo lưỡi dao phụ; - Dùng tuốc nơ vít tháo nắp; - Dùng kìm tháo cần thao tác đóng cắt; - Tháo các rơ le dòng, ro le nhiệt ra kiểm tra nếu bị hỏng thì phải thay mới; - Dùng giấy ráp vệ sinh, làm phẳng các tiếp điểm. 42 BÀI 2: KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ Mã bài: MĐ 12 - 03 Giới thiệu: Hiện nay ngành công nghiệp ở Việt nam đang phát triển rất nhanh, nhu cầu sử dụng điện năng cần phải đảm bảo chất lượng và an toàn cho người, thiêt bị ngày càng được quan tâm nhiều. Các nhà sản xuất đã không ngừng cải tiến và nâng cao chất lượng, chủng loại các khí cụ điện điều khiển và bảo vệ nhằm đáp ứng những yêu cầu của thị trường. Do vậy từ việc tìm hiểu về lý thuyết cũng như thực hành tìm hiểu kết cấu, tính toán chọn lựa đến việc sử dụng, vận hành nhóm khí cụ này là cần thiết nhằm điều khiển và bảo vệ an toàn cho mạch điện và hệ thống điện.. Nội dung bài học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của một số khí cụ điện điều khiển và bảo vệ thường được sử dụng trong mạng hạ thế, trung thế và trong các doanh nghiệp công nghiệp, trang bị cho học viên về kỹ năng lựa chọn được các khí cụ điện để sử dụng cho từng trường hợp cụ thể theo tiêu chuẩn Việt Nam, biết cách kiểm tra, phát hiện và sửa chữa lỗi các khí cụ điện trên theo các thông số kỹ thuật của nhà chế tạo. Mục tiêu: - Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại khí cụ điện bảo vệ thường dùng trong công nghiệp và dân dụng; - Sử dụng được thành thạo các loại khí cụ điện bảo vệ, đảm bảo an toàn cho người và các thiết bị theo TCVN; - Tính chọn được các loại khí cụ điện bảo vệ thông dụng theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể; - Tháo lắp, phán đoán và sửa chữa được hư hỏng các loại khí cụ điện bảo vệ đạt các thông số kỹ thuật và đảm bảo an toàn; - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc. Nội dung chính: 1. Nam châm điện: 1.1. Khái niệm: Nam châm điện là loại dụng cụ có khả năng tạo ra từ trường hoặc một nguồn nào đó có thể sản sinh ra từ trường hoạt động nhờ từ trường sinh ra bởi cuộn dây có dòng điện chạy qua. 43 1.2. Cấu tạo: Gồm có hai bộ phận chính là mạch từ (phần từ) và cuộn dây (phần điện). Hình 3 – 1. Cấu tạo nam châm điện 1.3. Nguyên lý làm việc: Là khi mắc một dây dẩn điện có nhiều vòng quấn với điện, dòng điện sản sinh một điện trường E trong các vòng quấn. Khi dòng điện đi qua các vòng quấn, biến đổi của điện trường trong các vòng quấn sinh ra một từ trường B vuông góc với điện trường E. Hình 3 – 2. Nguyên lý hoạt động nam châm điện 44 Từ trường của cuộn dây dẫn điện có tính chất giống như từ trường của một nam châm cũng hút hay đẩy một từ vật nằm trong từ trường của cuộn dây. Khi tách điện khỏi cuộn dây, từ trường không tồn tại. Cuộn dây không còn hút hay đẩy từ vật, vậy chỉ khi nào cuộn dây dẩn điện, cuộn dây trở thành nam châm điện từ trường của cuộn dây tùy thuộc vào số từ cảm cuộn dây và dòng điện trong cuộn dây. từ cảm cuộn dây tỉ lệ thuận với chiều dài, số vòng quấn và tỉ lệ nghịch với diện tích của cuộn dây. 1.4. Tính chọn nam châm điện: - Điện áp nguồn cung cấp; - Dòng điện định mức; - Phương thức làm việc. 1.5. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng: 1.5.1. Hư hỏng cuộn dây: - Ngắn mạch cục bộ giữa các vòng dây do cách điện xấu; - Đứt dây quấn. 1.5.2. Nguyên nhân: - Điện áp tăng cao quá điện áp định mức của cuộn dây; - Do nước, do muối, dầu, khí hóa chất của môi trường xâm thực làm chọc thủng cách điện vòng dây. 1.6. Sửa chữa nam châm điện: - Lựa chọn nam châm điện phải đúng công suất, dòng điện, điện áp và các chế độ làm việc tương ứng; - Kiểm tra và loại trừ các nguyên nhân bên ngoài gây hư hỏng cuộn dây và quấn lại cuộn dây theo mẫu hoặc tính toán lại cuộn dây đúng điện áp và công suất tiêu thụ theo yêu cầu; - Khi quấn lại cuộn dây, cần làm đúng công nghệ và kỹ thuật quấn dây, vì đó là một yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của cuộn dây. 1.7. Giới thiệu một số nam châm điện thường sử dụng: - Nam châm điện nâng hạ; - Nam châm điện phanh hãm ; - Bộ ly hợp điện từ. 2. Rơ le điện từ: 2.1. Khái niệm: Rơ le điện từ là khí cụ điện hoạt động dựa trên nguyên tắc của nam châm điện, thường dùng để đóng cắt mạch điện có công suất nhỏ, tần số đóng cắt lớn. Tín hiệu điều khiển có thể là dòng điện hoặc điện áp. 45 2.2. Cấu tạo: (1) Lõi thép tĩnh; (2) Lá thép động; (3) Cuộn dây điện từ (cuộn hút); (4) Lò xo; (5); (6) Tiếp điểm. - Lõi thép tĩnh (1) thường được gắn cố định với thân (vỏ) của rơ le điện từ. Với rơ le điện từ cỡ nhỏ thì lõi thép tĩnh thường là một khối thép hình trụ tròn lồng qua cuộn dây; - Lá thép động (2) có gắn các tiếp điểm động. Ở trạng thái cuộn hút chưa có điện lá thép động được tách xa khỏi lõi thép tĩnh nhờ lò xo hồi vị; - Cuộn dây điện từ (3) được lồng vào lõi thép tĩnh có thể làm việc với dòng điện một chiều hoặc xoay chiều. Ngoài ra còn có nắp bảo vệ, lò xo, cực tiếp điện, đế cắm, cực tiếp điện 2.3. Nguyên lý hoạt động: 1. Tiếp điểm 2. Lá thép động 3. Lõi thép tĩnh 4. Cuộn hút 5. Đế gắn 6. Lò xo Hình 3 – 4. Nguyên lý hoạt động của rơ le điện từ Hình 3 - 3. Cấu tạo của rơ le điện từ 46 Khi chưa đóng điện cho cuộn hút (4) lá thép động (2) chỉ chịu lực kéo của lò xo (6) làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh phía trên ở trạng thái đóng, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái mở. Khi đóng điện cho cuộn hút (4), từ thông do cuộn hút sinh ra móc vòng qua cả lõi théo tĩnh (3) và lõi động (2) tạo thành 2 cực từ trái dấu ở bề mặt tiếp xúc làm cho lõi động (2) bị hút về phía lõi thép tĩnh. Mô men do lực hút này sinh ra thắng mô men lực kéo của lò xo. Kết quả là lõi động bị hút chặt vào lõi tĩnh, tương ứng cặp tiếp điểm phía trên ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái đóng. Như vậy chỉ nhờ vào sự đóng cắt điện cho cuộn hút mà ta có thể thay đổi trạng thái của hàng loạt các tiếp điểm 2.4. Tính chọn rơle điện từ: Khi sử dụng rơ le điện từ trong mạch điện ta cần chú ý các thông số kỹ thuật sau: - Dòng điện định mức trên rơ le điện từ (A): đây là dòng điện lớn nhất cho phép rơ le điện từ làm việc trong thời gian dài mà không bị hư hỏng. Để tiết kiệm điện năng người ta thường chọn Iđm = (1,2 – 1.5). Itt - Điện áp làm việc của rơ le điện từ: là điện áp an toàn giữa các bộ phận tiếp điện với vỏ của rơ le điện từ. Điện áp này không được chọn nhỏ hơn điện áp cực đại của lưới điện; 2.5. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng: * Hư hỏng về cuộn dây * Nguyên nhân: - Ngắn mạch giữa các dây dẫn do cách điện xấu hoặc do ngắn mạch giữa dây dẫn ra và các vòng dây quấn của cuôn dây do đặt giao nhau không có lớp lót cách điện; - Đứt dây quấn; - Cách điện của cuộn dây bị phá hỏng do va đập cơ khí; - Do nước, do hơi dầu, hơi muối, hoá chất v.v.. của môi trường xâm thực làm thủng cách điện giữa các vòng dây. 2.6. Sửa chữa rơle điện từ: Kiểm tra loại trừ các nguyên nhân bên ngoài có thể gây hư hỏng cuộn dây và quấn lại cuộn theo mẫu, tính toán lại cuộn dây theo đúng điện áp, công suất tiêu thụ yêu cầu. Khi quấn lại cuộn dây, cần dảm bảo công nghệ sửa chữa đúng kỹ thuật vì đó là yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của cuộn dây. 2.7. Giới thiệu một số rơle điện từ thường sử dụng: - Rơ le dòng điện; - Rơ le điện áp. 47 3. Rơle nhiệt: 3.1. Khái niệm: Rơ le nhiệt là loại khí cụ điện tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co giãn vì nhiệt của các thanh kim loại. Trong mạch điện công nghiệp nó thường được dùng để bảo vệ quá tải cho động cơ điện. Khi đó nó được lắp kèm với công tắc tơ thành bộ gọi là “khởi động từ”. 3.2. Cấu tạo: a. Cấu tạo mặt ngoài rơ le nhiệt Tiếp điểm Cầu nối Cầu nối Núm phục hồi Nút điều khiển chế độ làm việc Núm điều chỉnh dòng ngắt 48 b. Cấu tạo mặt bên trong rơ le nhiệt Hình 3 – 5. a.Cấu tạo mặt bên ngoài rơ le nhiệt - b.Cấu tạo mặt bên trong rơ le nhiệt 3.3. Nguyên lý hoạt động: Ta xét nguyên lý làm việc của rơ le nhiệt bảo vệ động cơ 3 pha có lắp kèm công tắc tơ như hình vẽ sau: Hình 3 – 6. Nguyên lý hoạt động của rơ le nhiệt Đòn bẩy Lò xo Cần gạt Thanh kim loại Dây đốt nóng Vít điều chỉnh 49 Ấn nút PB1, cuộn hút công tắc tơ K được cấp điện sẽ đóng các tiếp điểm K1 cấp điện cho động cơ M hoạt động, K2 duy trì điện cho cuộn hút công tắc tơ K. * Khi động cơ làm việc chế độ bình thường: Dòng động cơ qua rơ le nhiệt bằng dòng định mức nên rơ le nhiệt không tác động. * Khi động cơ làm việc ở chế độ quá tải: Dòng qua phần tử đốt nóng (2) tăng lên đến trị số chỉnh định của rơ le. Thanh lưỡng kim (1) nóng dần và cong về phía trái đẩy cần gạt (3) tác động vào đòn bẩy (4) mở tiếp điểm thường kín (7), ngắt mạch điều khiển. Công tắc tơ mất điện động cơ dừng quay. 3.4. Tính chọn rơ le nhiệt: - Dòng điện định mức: Đây là dòng điện lớn nhất mà rơ le nhiệt có thể làm việc được trong thời gian lâu dài (A); - Dòng tác động (dòng ngắt mạch) là dòng điện lớn nhất trước khi rơ le tác động để các tiếp điểm chuyển trạng thái. Để bảo vệ động cơ thì dòng tác động được điều chỉnh như sau: Iđc = (1,1, - 1,2). Iđm 3.5. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng: 3.5.1. Hiện tượng hư hỏng tiếp điểm: - Do sử dụng lâu ngày, do dòng điện vượt quá dòng định mức của tiếp điểm, do ngắn mạch mạch điều khiển; - Lực ép trên các tiếp điểm không đủ; - Giá đỡ tiếp điểm không bằng phẳng, cong, vênh hoặc lắp ghép lệch; - Bề mặt tiếp điểm bị oxy hóa do xâm thực của môi trường làm việc. 3.5.2. Hiện tượng hư hỏng phần tử đốt nóng: - Do sử dụng lâu ngày làm thay đổi hệ số giãn nở của các thanh lưỡng kim; - Do tác dụng của dòng điện làm cháy hoặc đứt phần tử nhiệt. 3.6. Sửa chữa rơle nhiệt: - Lựa chọn rơ le nhiệt phải đúng công suất, dòng điện và các chế độ làm việc tương ứng; - Kiểm tra thanh lưỡng kim xem có bị biến dạng, cong vênh; - Kiểm tra nắn thẳng, phẳng các tiếp điểm của rơ le; - Kiểm tra các lò xo, nút nhấn phục hồi. 3.7. Giới thiệu một số rơle nhiệt thường sử dụng: - Rơ le nhiệt kiểu đốt nóng trực tiếp; - Rơ le nhiệt kiểu đốt nóng gián tiếp; 50 - Rơ le nhiệt kiểu đốt nóng hỗn hợp. 4. Cầu chì: 4.1. Khái niệm: Cầu chì là một loại khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị và lưới điện tránh sự cố ngắn mạch, thường dùng để bảo vệ cho đường dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng. Cầu chì có đặc điểm là đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt lớn và giá thành hạ nên được ứng dụng rộng rãi. 4.2. Cấu tạo: Hình 3 – 7. Cấu tạo cầu chì 4.3. Nguyên lý hoạt động: Dây chảy mắc nối tiếp với mạch điện. Khi xảy ra sự cố ngắn mạch hoặc quá tải thì dòng điện trong mạch tăng lên quá giá trị định mức làm dây chảy nóng chảy và đứt (nổ cầu chì), lúc đó mạch điện hở, trong mạch không có dòng điện nữa bảo vệ thiết bị điện trong mạch. 4.4. Tính chọn cầu chì: - Điện áp định mức là giá trị điện áp hiệu dụng xoay chiều xuất hiện ở hai đầu cầu chì (khi cầu chì ngắt mạch), tần số của nguồn điện trong phạm vi 48Hz đến 62Hz; - Dòng điện định mức là giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều mà cầu chì có thể tải liên tục thường xuyên mà không làm thay đổi đặc tính của nó; - Dòng điện cắt cực tiểu là giá trị nhỏ nhất của dòng điện sự cố mà dây chì có khả năng ngắt mạch. Khả năng cắt định mức là giá trị cực đại của dòng điện ngắn mạch mà cầu chì có thể cắt. Vỏ bảo vệ Cực bắt dây dẫn Cực giữ dây chảy Dây chảy 51 4.5. Hư hỏng và nguyên nhân gây hư hỏng: 4.5.1. Hiện tượng hư hỏng các bộ phận tiếp xúc: Do sử dụng lâu ngày, lực ép trên các bộ phận tiếp xúc không đủ như các cực bắt dây không chặt gây nên hiện tượng làm hư hỏng. 4.5.2. Hiện tượng hư hỏng dây chảy: Do tác dụng của dòng điện xung kích, dòng điện khởi động hoặc dòng điện vượt quá định mức trong thời gian dài. 4.6. Sửa chữa cầu chì: - Lựa chọn cầu chì phải đúng công suất, dòng điện và các chế độ làm việc tương ứng; - Kiểm tra các chỗ tiếp xúc, các cực bắt dây vào và ra xem có bị biến dạng, cong vênh hoặc bị oxy hóa hay không; - Kiểm tra nắn thẳng, phẳng các tiếp điểm của rơ le; - Kiểm tra trạng thái ống cầu chì; - Kiểm tra trạng thái các bề mặt tiếp điểm, tiếp xúc; - Kiểm tra trạng thái lắp ghép, đặc biệt là các bulông kẹp dây dẫn. 4.7. Giới thiệu một số cầu chì thường sử dụng: - Cầu chì loại gG; - Cầu chì loại aM; - Cầu chì rơi. 5. Thiết bị chống rò: 5.1. Khái niệm: Nếu thiết bị chống rò có sự hư hỏng cách điện (dây có điện áp tiếp xúc với phần kim loại của vỏ thiết bị) thì người ta nói rằng thiết bị, bị chạm mát. Người nào chạm vào thiết bị này sẽ có nguy cơ bị điện giật rất nguy hiểm. 5.2. Cấu tạo: Các phần tử chính cấu tạo nên DDR là: - Mạch từ có dạng hình xuyến mà trên đó được quấn các cuộn dây phần công suất (Dây có tiết diện lớn), dòng điện cung cấp cho hộ tiêu thụ điện sẽ chạy qua cuộn dây này. - Rơle mở mạch cung cấp được điều khiển bởi cuộn dây đo lường (dây có tiết diện bé), cũng được đặt trên mạch từ hình xuyến, nó tác dụng trên các cực cắt. 52 Hình 3 – 8. Cấu tạo thiết bị chống rò (áo tô mát so lệch DDR) 5.3. Nguyên lý hoạt động: Hình 3.22: trong trường hợp sự cố ta có Trong đó: - I1 là dòng điện đi vào thiết bị tiêu thụ điện; - I2 là dòng điện đi từ thiết bị tiêu thụ điện ra; - Id là dòng điện sự cố; - Ic là dòng điện đi qua cơ thể người. Do vậy mất cân bằng trong mạch từ hình xuyến, dẫn đến một dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dò tìm đưa đến tác động rơle và kết quả làm mở mạch điện. 5.4. Tính chọn thiết bị chống rò điện: 5.4.1. Chọn lọc theo dòng tác động: - Thiết bị chống dòng điện rò có nhiều loại (RCCB, DDR, ID và RCD), có nhiều giá trị tác động khác nhau để lựa chọn: 10mA, 30mA, 100mA, 300mA, 500mA; - Loại thiết bị bảo vệ chống dòng điện rò có độ nhạy 300mA và 500mA chỉ thích hợp khi dùng để bảo vệ hệ thống điện dân dụng tránh các rủi ro về hỏa hoạn. Đối với các thiết bị gia dụng để xẩy ra hiện tượng chạm vỏ liên tục với dòng điện rò lớn có thể dùng loại 100mA. Hình 3.22: Cấu tạo aptomat so lệch (DDR) 1. Đo lường sự cân bằng . 2. Cơ cấu nhả. 3. Mạch từ hình xuyến 4. Thiết bị điện PE T e s t Tes I2 I1 1 R Ru 4 2 L N Id Ic 3 I1 = I2 + Id , do đó: I1 > I2 53 - Loại 30mA là phổ biến nhất được dùng làm thiết bị bảo vệ chống điện giật. Trong các hệ thống điện đòi hỏi độ an toàn cao như ở nơi công cộng hoặc ở nơi mà người sử dụng là người tàn tật, người không có kỹ năng sử dụng điện như bệnh viện, trường học, nhà trẻ, phòng riêng của trẻ cần có thiết bị đặc biệt an toàn. Trong những trường hợp này ta sử dụng thiết bị bảo vệ chống dòng điện rò có độ nhạy 10mA. 5.4.2. Chọn lựa theo đặc điểm của mạng điện: Có nhiều thiết bị chống dòng điện rò khác nhau với những đặc điểm khác nhau của mạng điện. Những đặc điểm khác nhau đó là chính là mức độ ổn định của mạng điện được phân thành các cấp sau: - Mạng điện tiêu chuẩn (cấp AC) là mạng điện làm việc có tính ổn định. Thiết bị chống dòng điện rò cho mạng này có thể chọn loại bình thường; - Mạng điện có mặt của thành phần một chiều dao động (cấp A). Trong trường hợp có sự cố chạm đất trong mạch sẽ sinh ra dòng một chiều xung, sóng này không kích hoạt cơ cấu đóng ngắt của RCCB thông thường, ta cần sử dụng loại RCCB đặc biệt có biến dòng làm bằng vật liệu sắt từ có độ từ thẩm cực cao để cảm nhận dòng sự cố một chiều xung tác động ngắt mạch; - Mạng điện có mặt của thành phần một chiều ổn định (cấp B). Nhà chế tạo cũng đã chế tạo loại RCCB thích hợp. Đối với hệ thống không ổn định (cấp C) mạng điện có sự dao động lớn bởi quá điện áp khí quyển (sét), động cơ khởi động. Trong mạng này sử dụng loại Si-RCCB. 5.5. Hư hỏng và nguyên nhân gây hư hỏng: 5.5.1. Hiện tượng hư hỏng tiếp điểm: Nguyên nhân: - Chọn không đúng công suất khí cụ điện: chẳng hạn dòng điện định mức, điện áp và tần số thao tác của khí cụ điện không đúng với thực tế v v - Lực ép trên các tiếp điểm không đủ; - Giá đỡ tiếp điểm không bằng phẳng, cong, vêng hoặc lắp ghép lệch; - Bề mặt tiếp điểm bị ôxy hóa do xâm thực của môi trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt vv - Do hậu quả của việc xuất hiện dòng điện ngắn mạch giữa dây pha với ‘’đất’’ở phía sau thiết bị chống rò. 5.5.2. Hiện tượng hư hỏng các cuộn dây: Nguyên nhân: - Ngắn mạch cục bộ giữa các vòng dây do cách điện xấu; - Ngắn mạch giữa các dây dẫn ra do chất lượng cách điện xấu hoặc ngắn mạch giữa dây dẫn và các vòng dây quấn do đặt giao nhau mà không có lót cách điện; 54 - Đứt dây quấn; - Điện áp tăng cao quá điện áp định mức, dòng điện tăng quá dòng định mức làm hỏng các cuộn dây so lệch; - Do nước êmunxi, do muối, dầu, khí hóa chấtcủa môi trường xâm thực làm chọc thủng cách điện vòng dây. 5.6. Sửa chữa Thiết bị chống rò: - Lựa chọn Thiết bị chống rò phải đúng công suất, dòng điện và các chế độ làm việc tương ứng; - Kiểm tra các lò xo, nút nhấn phục hồi; - Kiểm tra trạng thái các bề mặt tiếp điểm, tiếp xúc; - Vệ sinh sạch sẽ môi trường làm việc. 5.7. Giới thiệu một số thiết bị chống rò thường sử dụng: - Aptomat so lệch; - Cầu dao so lệch; - Thiết bị chống dòng điện rò RCCB; - Công tắc bảo vệ. 6. Biến áp đo lường: 6.1. Khái niệm: Máy biến áp đo lường là thiết bị điện quan trọng trong hệ thống điện, được dùng để đảm bảo độ an toàn cũng như sự chính xác của các thông số trong hệ thống điện, giúp tránh những sự cố không mong muốn xảy ra. Biến áp đo lường là khí cụ điện có nhiệm vị biến đổi điện áp từ trị số cao xuống trị số thấp và biến đổi dòng điện có trị số lớn xuống trị số nhỏ. 6.2. Cấu tạo: Hình 3 – 9. Cấu tạo của biến áp đo lường 55 Máy biến áp đo lường được hợp thành bởi 3 bộ phận: lõi thép, dây quấn và vỏ máy: - Lõi thép được tạo nên từ những miếng lá thép kỹ thuật tinh sảo, có trụ (có dây quấn) và gông (được tạo nên từ các phần lõi thép nối với trụ). - Dây quấn thường được làm từ đồng hoặc nhôm, xung quanh dây dẫn có bọc cách điện. Dây quấn gồm có 2 loại là cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp. Mỗi cuộn dây đảm nhiệm một chức vụ khác nhau. Cuộn sơ cấp làm nhiệm vụ nhận năng lượng từ nguồn điện đi vào cuộn thứ cấp cung cấp và truyền điện năng đến nơi tiêu thụ. Hai cuộn dây này sẽ đi và đảm nhiệm những chức vụ riêng do đó thường cách điện với nhau. - Vỏ máy biến áp được làm bằng thép chắc chắn. Tùy theo công suất của điện năng ở mỗi nơi sử dụng khác nhau mà người ta thiết kế ra những vỏ máy khác nhau. Vỏ máy thường đảm nhiệm chức năng bảo vệ máy biến áp, được cấu thành bởi thùng và lắp thùng. 6.3. Nguyên lý hoạt động: Máy biến áp đo lường dùng để ổn định điện áp từ những trị thấp hoặc cao xuống định mức phù hợp giúp quá trình vận hành điện năng diễn ra hiệu quả. Máy biến áp đo lường cũng giống như các loại máy biến áp khác làm việc dựa trênnguyên lý cảm ứng. Hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, mỗi cuộn dây có vòng dây khác nhau, được dùng để quấn lên lõi thép. Khi đặt dây cuốn sơ cấp vào trong hệ thống điện áp, trong cuộn dây sơ cấp sẽ xuất hiện dòng điện sinh ra từ thông biến thiên. Từ thông tiếp tục đi vòng qua hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, cảm ứng nên tạo ra sức điện động cảm ứng. Nếu từ thông đi qua cuộn thứ cấp, nó thường có xu hướng chống lại sự hoạt động của cuộn sơ cấp, khiến cho từ thông trong lõi thép giảm biên độ. Lúc này để bảo đảm sự cân bằng điện áp và từ thông không đổi, cuộn sơ cấp phải tăng lên một lượng thích hợp để bù làm lượng từ thông bị giảm do cuộn thứ cấp gây ra. Điện năng thường đi từ cuộn dây sơ cấp sang cuộn dây thứ cấp. Do đó, cần phải đảm bảo sự ổn định của cả hai cuộn dây giúp cho quá trình vận tải điện diễn ra thuận lợi. 6.4. Tính chọn biến áp đo lường: - Điện áp biến đổi (kV); - Dòng điện biến đổi (A): 6.5. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng: 6.5.1. Hư hỏng: - Hỏng tiếp điểm; - Hỏng cuộn dây. 56 6.5.2. Nguyên nhân: - Do dòng điện vượt quá trị số định mức như quá tải, ngắn mạch, do điện áp tăng cao đột ngột và tần số thao tác quá lớn của khí cụ điện không đúng với định mức; - Lực ép lên bề mặt tiếp xúc không đủ; - Bề mặt tiếp xúc giữa tiếp điểm bị oxy hóa do xâm thực của môi trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt ) - Hư hỏng sứ cách điện do lực tác động từ bên ngoài; - Các bề mặt tiếp xúc của cơ cấu truyền động bị rỉ sét dẫn đến ma sát lớn làm cho cơ cấu hoạt động không đúng; - Do hệ thống lò xo bị rỉ sét, bị mỏi cơ học nên tạo lực ép không đảm bảo; - Cơ cấu truyền động bị hư hỏng. 6.6. Sửa chữa máy biến áp đo lường: - Lựa chọn khí cụ điện phải đúng công suất, dòng điện, điện áp và các chế độ làm việc tương ứng; - Kiểm tra và sửa chữa nắn thẳng, phẳng tiếp điểm, điều chỉnh sao cho trùng khớp hoàn toàn các bộ phận tiếp xúc của tiếp điểm; - Kiểm tra xem lò xo có bị méo, biến dạng hay đặt lệch tâm khỏi chốt giữ, phải điều chỉnh đúng lực ép tiếp điểm. 6.7. Giới thiệu một số Biến áp đo lường thường sử dụng: - Máy biến dòng cuộn; - Máy biến dòng hình xuyến; - Máy biến điện áp khô; - Máy biến điện áp dầu; Câu hỏi trắc nghiệm lựa chọn: Đọc kỹ các câu hỏi, chọn ý trả lời đúng nhất và tô đen vào ô thích hợp ở cột bên TT Nội dung câu hỏi a b c d 1 Cấu tạo của nam châm điện gồm: a. Lõi sắt (phần từ); b. Cuộn dây (phần điện); c. Tiếp điểm; d. Cả a và b đều đúng. □? □? □? □? 2 Lựa chọn nam châm điện dựa vào các yếu tố nào: a. Điện áp nguồn cung cấp; b. Dòng điện định mức; □? □? □? □? 57 c. Phương thức làm việc; d. Cả a,b và c đều đúng. 3 Rơ le dòng điện được mắc như thế nào với phụ tải: a. Song song. b. Nối tiếp. c. Hổn hợp. d. Tất cả đều đúng. □? □? □? □? 4 Rơ le điện áp được mắc như thế nào với nguồn điện: a. Song song. b. Nối tiếp. c. Hổn hợp. d. Tất cả đều đúng. □? □? □? □? 5 Rơ le nhiệt được phân loại theo phương thức đốt nóng: a. Đốt nóng trực tiếp; b. Đốt nóng gián tiếp; c. Đốt nóng hỗn hợp; d. Tất cả đều đúng. □? □? □? □? 6 Cấu tạo của cầu chì gồm: a. Vỏ bảo vệ; b. Cực giữ dây chảy và dây dẫn; c. Dây chảy; d. Cả a,b và c đều đúng. □? □? □? □? 7 Cầu chì gồm các loại: a. Cầu chì loại gG; b. Cầu chì loại aM; c. Cầu chì rơi; d. Cả a,b và c đều đúng. □? □? □? □? 8 Thiết bị chống rò thường sử dụng: a. Aptomat so lệch; b. Thiết bị chống dòng điện rò RCCB; c. Cầu dao so lệch; d. Cả a,b và c đều đúng. □? □? □? □? 58 9 Cấu tạo máy biến áp đo lường gồm: a. Lõi thép; b. Dây quấn; c. Vỏ máy; d. Cả a,b và c đều đúng. □? □? □? □? 10 Thiết bị chống rò thường sử dụng: a. Máy biến dòng điện (BI, TI); b. Máy biến điện áp (BU, TU); c. Cả a,b và c đều sai. d. Cả a,b và c đều đúng. □? □? □? □? Bài tập thực hành: Thực hành tháo, lắp, bảo dưỡng, sửa chữa, quan sát về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của nam châm điện, rơ le điện từ, rơ le nhiệt, cầu chì, thiết bị chống rò. I. Mục tiêu: - Tháo lắp, phán đoán và sửa chữa được hư hỏng của nam châm điện, rơ le điện từ, rơ le nhiệt, cầu chì, thiết bị chống rò đảm bảo kỹ thuật và an toàn. II. Dụng cu, vật liệu. - Các loại kìm, tuốc nơ vít, các loại cờ lê, bút thử điện, đồng hồ vạn năng. - Một số loại khí cụ điện như; nam châm điện, rơ le điện từ, rơ le nhiệt, cầu chì, thiết bị chống rò. III. Nội dung thực hành. - Thao tác sử chữa nam châm điện, rơ le điện từ, thiết bị chống rò: - Mở nắp. - Tháo các cuộn dây quan sát bằng mắt thường xem cuộn dây có bị cháy không hoặc dùng đồng hồ megomét kiểm tra cách điện, nếu cuộn dây bị cháy thì phải quấn lại cuộn dây. - Điều chỉnh các tiếp điểm sao cho trùng khớp hoàn toàn với nhau, dùng giấy ráp vệ sinh sạch các tiếp điểm. - Kiểm tra sự đàn hồi của lò xo. Rơ le nhiệt, cầu chì: - Tháo thanh lưỡng kim kiểm tra xem có bị biến dạng, cong vênh nếu bị biến dạng thì phải thay bằng thanh lưỡng kim mới. - Tháo các tiếp điểm ra nắn thẳng, làm phẳng và vệ sinh sạch sẽ. - Thay thế các lò xo nếu thấy đàn hồi đã kém. 59 BÀI 3: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN Mã bài: MĐ 12 - 04 Giới thiệu: Hiện nay ngành công nghiệp ở Việt nam đang phát triển rất nhanh, nhu cầu sử dụng các loại khí cụ điện điều khiển ngày càng nhiều vế số lượng và chủng loại. Các nhà sản xuất đã không ngừng cải tiến và nâng cao chất lượng, chủng loại nhằm đáp ứng những yêu cầu của thị trường. Do vậy từ việc tìm hiểu về lý thuyết cũng như thực hành tìm hiểu kết cấu, tính toán chọn lựa đến việc sử dụng, vận hành nhóm khí cụ này là cần thiết nhằm điều khiển tốt nhất cho mạch điện và hệ thống điện.. Mục tiêu: - Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại khí cụ điện điều khiển thường dùng trong công nghiệp và dân dụng; - Sử dụng thành thạo được các loại khí cụ điện điều khiển nói trên, đảm bảo an toàn cho người và các thiết bị theo TCVN; - Tính chọn được các loại khí cụ điện điều khiển thông dụng theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể; - Tháo lắp, phán đoán và sửa chữa được hư hỏng các loại khí cụ điện bảo vệ đạt các thông số kỹ thuật và đảm bảo an toàn; - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc. Nội dung chính: 1. Công tắc tơ: 1.1. Khái niệm: Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện động lực bằng tay (thông qua bộ nút ấn) hoặc tự động. Công tắc tơ có thể dùng cho các mạch điện động lực có điện áp đến 500V, dòng điện định mức đến 800A và tần số đóng cắt đến 1800 lần trong một giờ. 1.2. Cấu tạo: xét công tắc tơ xoay chiều 3 pha kiểu điện từ (hình 4.1). a. Cấu tạo mặt ngoài công tắc tơ Cuộn hút Dàn tiếp điểm chính thường mở Tiếp điểm phụ thường đóng Tiếp điểm phụ thường mở 60 b. Các bộ phận chính của công tắc tơ Hình 4 – 1. a – b. Cấu tạo công tắc tơ Các bộ phận chính của công tắc tơ: - Lõi thép tĩnh (1) và lõi thép động (2) đều có dạng hình chữ E, được chế tạo bằng các lá thép kỹ thuật điện được sơn cách điện, có bề dày từ 0,35  0,5mm ghép lại với nhau. Lõi thép tĩnh (1) cố định. Lõi thép động (2) chuyển động lên xuống được dọc theo rãnh ở vỏ công tắc tơ. - Cuộn hút (K) bằng dây đồng kỹ thuật điện, được quấn trên khung cách điện và lồng vào lõi thép tĩnh (1). Hai đầu dây nối với mạch điều khiển để tạo nam châm điện. - Giá đỡ tiếp điểm động (3) bằng nhựa cách điện, bắt cố định với lõi thép động (2). Trên giá đỡ (3) gá các tiếp điểm động. Để thuận tiện cho việc lắp ghép, giá đỡ (3) thường được chế tạo thành nhiều khối rồi ghép với nhau. Lò xo hồi vị Thân (vỏ) Cuộn hút Giá đỡ tiếp điểm động Lõi thép động Lõi thép tĩnh Vòng ngắn mạch 61 - Các tiếp điểm chính (K1), tiếp điểm phụ thường mở (K2) và tiếp điểm phụ thường đóng (K3) đều có các tiếp điểm động có thể tiếp xúc với các tiếp điểm tĩnh theo kiểu bắc cầu để đóng cắt mạch điện. Các tiếp điểm tĩnh và động đều được làm bằng đồng, phần tiếp xúc bằng hợp kim dẫn điện tốt, chịu mòn, chịu được hồ quang. - Vòng ngắn mạch (4) thường gắn trên lõi thép tĩnh (1) để chống rung. Lò xo hồi vị (5) luôn có xu hướng đẩy tách hai lõi thép động và tĩnh ra xa nhau. Tuỳ từng loại công tắc tơ, lò xo (5) có 1 hoặc 2 chiếc. 1.3. Nguyên lý hoạt động. (theo hình 4-2) công tắc tơ làm việc dựa trên nguyên tắc của nam châm điện Hình 4 – 2. Nguyên lý hoạt động của công tắc tơ - Khi cuộn hút (K) chưa được cấp điện: Lò xo (5) đẩy lõi thép động (2) tách xa lõi thép tĩnh (1). Các tiếp điểm chính (K1) và tiếp điểm phụ (K2) ở trạng thái mở, K3 ở trạng thái đóng - Khi cuộn hút (K) được cấp điện: Dòng điện này sẽ sinh ra từ thông móc vòng qua cả hai lõi thép và khép kín mạch từ. Chiều và trị số của từ thông sẽ biến thiên theo chiều và trị số của dòng điện sinh ra nó. Xét tại một thời điểm nhất định, từ thông đi qua bề mặt của hai lõi thép sẽ tạo thành ở hai bề mặt này hai cực N-S trái dấu nhau (vào nam, ra bắc). Kết quả là hai lõi thép sẽ bị biến thành “nam châm điện“ và luôn có xu thế hút nhau (không phụ thuộc vào chiều dòng điện chạy trong cuộn dây). Lõi thép động (2) sẽ bị hút về phía lõi thép tĩnh (1) thắng lực cản của lò xo (5), kéo theo giá đỡ (3) làm cho các tiếp điểm chính (K1) và tiếp điểm phụ (K2) đóng lại, tiếp điểm phụ (K3) mở ra. Khi cuộn hút (K) bị cắt điện, lò xo (5) đẩy phần động về vị trí ban đầu. UĐK K3 1. Lõi thép tĩnh 2. Lõi thép động 3. Giá đỡ tiếp điểm động 4. Vòng ngắn mạch 5. Lò xo hồi vị K. Cuộn hút K1. Các tiếp điểm chính K2. Tiếp điểm phụ thường mở K3. Tiếp điểm phụ thường ®ãng 5 4 K1 N K2 1 2 K S 3 62 1.4. Tính chọn công tắc tơ: 1.4.1. 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 mức 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; 1.4.2. 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 mức của contactor hạ áp thông dụng có các cấp là: 10A, 20A, 25A, 40A, 60A, 75A, 100A, 150A, 250A, 300A, 600A. Nếu contactor đặt trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm kém mát, dòng điện cho phép qua contactor còn phải lấy thấp hơn nữa trong chế độ làm việc dài hạn; 1.4.3. Khả năng cắt và khả năng đóng: - Khả năng cắt của contactor điện xoay chiều đạt bội số đến 10 lần dòng điện định mức với phụ tải điện cảm; - Khả năng đóng: contactor điện xoay chiều dùng để khởi động động cơ điện cần phải có khả năng đóng từ 4 đến 7 lần Iđm . 1.4.4. Tuổi thọ của contactor: Tuổi thọ của contactor được tính bằng số lần đóng mở, sau số lần đóng mở ấy thì contactor sẽ bị hỏng và không dùng được. 1.4.5. Tần số thao tác: Là số lần đóng cắt contactor trong một giờ. Có các cấp: 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1200, 1500 lần / h. - Tính ổn định lực điện động: Tiếp điểm chính của contactor cho phép một dòng điện lớn đi qua (khoảng 10 lần dòng điện định mức) mà lực điện động không làm tách rời tiếp điểm thì contactor có tính ổn định lực điện động. 1.5. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng: 1.5.1. Hiện tượng hư hỏng tiếp điểm: Nguyên nhân: - Chọn không đúng công suất khí cụ điện: chẳng hạn dòng điện định mức, điện áp và tần số thao tác của khí cụ điện không đúng với thực tế v v - Lực ép trên các tiếp điểm không đủ. - Giá đỡ tiếp điểm không bằng phẳng, cong, vêng (nhất là đối với loại tiếp điểm bắc cầu) hoặc lắp ghép lệch. 63 - Bề mặt tiếp điểm bị ôxy hóa do xâm thực của môi trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt vv - Do hậu quả của việc xuất hiện dòng điện ngắn mạch một pha với ‘’đất’’ hoặc dòng ngắn mạch hai pha ở phía sau công tắc tơ, khởi động từ vv 1.5.2. Hiện tượng hư hỏng cuộn dây (cuộn hút): Nguyên nhân: - Ngắn mạch cục bộ giữa các vòng dây do cách điện xấu; - Ngắn mạch giữa các dây dẫn ra do chất lượng cách điện xấu hoặc ngắn mạch giữa dây dẫn và các vòng dây quấn do đặt giao nhau mà không có lót cách điện; - Đứt dây quấn; - Điện áp tăng cao quá điện áp định mức của cuộn dây; - Cách điện của cuộn dây bị phá hỏng do bị va đập cơ khí; - Cách điện của cuộn dây bị phá hủy do cuộn dây bị quá nóng hoặc vì tính toán các thông số quấn lại sai hoặc điện áp cuộn dây bị nâng cao quá, hoặc lõi thép hút không hoàn toàn, hoặc điều chỉnh không đúng hành trình lõi thép; - Do nước êmunxi, do muối, dầu, khí hóa chấtcủa môi trường xâm thực làm chọc thủng cách điện vòng dây. 1.6. Sửa chữa khí cụ điện điều khiển: - Lựa chọn khí cụ điện cho đúng công suất dòng điện, điện áp và các chế độ làm việc tương ứng; - Kiểm tra và sửa chữa nắn thẳng, phẳng giá đỡ tiếp điểm, điều chỉnh sao cho trùng khớp hoàn toàn các tiếp điểm động và tỉnh của Contactor; - Kiểm tra lại lò xo của tiếp điểm động xem có bị méo, biến dạng hay đặt lệch tâm khỏi chốt giữ. Phải điều chỉnh đúng lực ép tiếp điểm (có thể dùng lực kế để kiểm tra); - Thay thế bằng tiếp điểm mới khi kiểm tra thấy tiếp điểm bị quá mòn hoặc bị rỗ cháy hỏng nặng; - Đặc biệt trong điều kiện làm việc có đảo chiều hay hãm ngược, các tiếp điểm thường hư hỏng và mài mòn rất nhanh đặc biệt là tiếp điểm động; - Kiểm tra và loại trừ các nguyên nhân bên ngoài gây hư hỏng cuộn dây và quấn lại cuộn dây theo mẫu hoặc tính toán lại cuộn dây đúng điện áp và công suất tiêu thụ yêu cầu; - Khi quấn lại cuộn dây, cần làm đúng công nghệ và kỹ thuật quấn dây, vì đó là một yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của cuộn dây. 1.7. Giới thiệu một số công tắc tơ thường sử dụng: - Theo nguyên lý truyền động có: Contactor kiểu điện từ, kiểu hơi ép, kiểu thuỷ lực; 64 - Theo dạng dòng điện ta có: Contactor điện một chiều, Contactor điện xoay chiều; - Theo kết cấu ta có: Contactor dùng ở nơi hạn chế chiều cao (ở bảng điện gầm xe) và ở nơi hạn chế chiều rộng (buồng tàu điện). 2. Khởi động từ: 2.1. Khái niệm: Khởi động từ là một loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng– ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải (nếu có lắp thêm rơle nhiệt) các động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc. 2.2. Cấu tạo: Hình 4 – 3. Cấu tạo khởi động từ Căn cứ vào điều kiện làm việc của Khởi động từ. Trong chế tạo người ta thường dùng kết cấu tiếp điểm bắc cầu (có 2 chỗ ngắt mạch ở mỗi pha do đó đối với cỡ nhỏ dưới 25A. Không cần dùng thiết bị dập hồ quang. Kết cấu Khởi động từ bao gồm các bộ phận: Tiếp điểm động chế tạo kiểu bắc cầu có lò xo nén tiếp điểm để tăng lực tiếp xúc và tự phục hồi trạng thái ban dầu. Giá đỡ tiếp điểm làm bằng đồng thau, tiếp điểm thường làm bàng bột gốm kim loại. Công tắc tơ Rơ le nhiệt 65 Nam châm điện chuyển động thường có mạch từ hình E – I, gồm lõi thép tĩnh và lõi thép phần ứng (động) nhờ có lò xo Khởi động từ tự về được vị trí ban đầu. Vòng chập mạch được đặt ở 2 đầu mút 2 mạch rẽ của lõi thép tĩnh, lõi thép phần ứng của nam châm điện được lắp liền với giá đỡ động cách điện trên đó có mang các tiếp điểm động và lo xo tiếp điểm. Giá đỡ cách điện thường làm bằng bakêlít chuyển động trong rãnh dẫn hướng ở trên thân nhựa đúc của Khởi động từ. 2.3. Nguyên lý hoạt động: Hình 4 – 4. Nguyên lý hoạt động của khởi động từ * Mở máy: Đóng áp tô mát nguồn (CB1) và đóng áp tô mát (CB2) sau đó ấn nút (ON) khi đó cuộn hút công tắc tơ (K) có điện sẽ hút các tiếp điểm (K) bên mạch điều khiển để duy trì, đồng thời đóng tiếp điểm (K) bên mạch động lực cấp điện cho động cơ (M) quay. * Tắt máy: Ấn nút (OFF) cuộn hút công tắc tơ (K) mất điện sẽ nhả các tiếp điểm (K) bên mạch động lực và mạch điều khiển, động cơ (M) bị ngắt điện ngừng hoạt động. Mạch động lực Mạch điều khiển 66 2.4. Tính chọn khởi động từ: Hiện nay động cơ điện KĐB 3 pha rôto lồng sóc có công suất từ (0,6  100) KW được sử dụng rộng rãi ở nước ta. Để vận hành chúng người ta dùng Khởi động từ. Do đó để việc lựa chọn Khởi động từ thuận tiện nhà sản xuất cho biết dòng điện định mức của Khởi động từ và cho công suất động cơ điện mà Khởi động từ điều khiển ứng với các cấp điện áp khác nhau. Đôi khi còn hướng dẫn cả công suất lớn nhất và công suất nhỏ nhất của động cơ điện mà Khởi động từ có thể làm việc được ở các điện áp định mức khác nhau. Cũng có thể căn cứ theo trị số dòng điện định mức của động cơ điện trong các chế độ làm việc mà chọn Khởi động từ. Khởi động từ được lựa chọn theo điều kiện định mức các tiếp điểm chính của Contactor, điện áp định mức của cuộn dây hút và chế độ bảo vệ của rơle nhiệt lắp trên khởi động từ. Iđm KĐT  Iđm UKĐT = Ulưới Do yêu cầu giảm chấn động và đảm bảo độ tin cậy trong làm việc của khởi động từ và cần chú ý các điều kiện lắp đặt: - Lắp đúng chiều qui định về tư thế làm việc của khởi động từ; - Gá lắp cứng vững, không gây rung động khi đóng cắt; - Đảm bảo sự hoạt động linh hoạt của các cơ cấu cơ khí, nhất là đối với các khởi động từ kép có khóa chéo bằng đòn gánh cơ khí; - Đảm bảo độ sạch trên các tiếp điểm, các rãnh trượt của nắp tự động để chống mất tiếp xúc hoặc hở mạch từ (cuộn hút quá tải bị nóng hoặc cháy); - Trước khi sử dụng Contactor cũng như khởi động từ, rất cần thiết phải kiềm tra các thông số cũng như điều kiện phụ tải phải phù hợp với các yêu cầu đã nêu. 2.5. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng: 2.5.1. Hiện tượng hư hỏng tiếp điểm: Nguyên nhân: - Chọn không đúng công suất khí cụ điện: chẳng hạn dòng điện định mức, điện áp và tần số thao tác của khí cụ điện không đúng với thực tế v v - Lực ép trên các tiếp điểm không đủ; - Giá đỡ tiếp điểm không bằng phẳng, cong, vêng (nhất là đối với loại tiếp điểm bắc cầu) hoặc lắp ghép lệch; - Bề mặt tiếp điểm bị ôxy hóa do xâm thực của môi trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt vv - Do hậu quả của việc xuất hiện dòng điện ngắn mạch một pha với ‘’đất’’ hoặc dòng ngắn mạch hai pha ở phía sau công tắc tơ, khởi động từ vv 67 2.5.2. Hiện tượng hư hỏng cuộn dây (cuộn hút): Nguyên nhân: - Ngắn mạch cục bộ giữa các vòng dây do cách điện xấu; - Ngắn mạch giữa các dây dẫn ra do chất lượng cách điện xấu hoặc ngắn mạch giữa dây dẫn và các vòng dây quấn do đặt giao nhau mà không có lót cách điện; - Đứt dây quấn; - Điện áp tăng cao quá điện áp định mức của cuộn dây; - Cách điện của cuộn dây bị phá hỏng do bị va đập cơ khí; - Cách điện của cuộn dây bị phá hủy do cuộn dây bị quá nóng hoặc vì tính toán các thông số quấn lại sai hoặc điện áp cuộn dây bị nâng cao quá, hoặc lõi thép hút không hoàn toàn, hoặc điều chỉnh không đúng hành trình lõi thép; - Do nước êmunxi, do muối, dầu, khí hóa chấtcủa môi trường xâm thực làm chọc thủng cách điện vòng dây. 2.6. Sửa chữa khởi động từ: - Lựa chọn khí cụ điện cho đúng công suất dòng điện, điện áp và các chế độ làm việc tương ứng; - Kiểm tra và sửa chữa nắn thẳng, phẳng giá đỡ tiếp điểm, điều chỉnh sao cho trùng khớp hoàn toàn các tiếp điểm động và tỉnh của Contactor; - Kiểm tra lại lò xo của tiếp điểm động xem có bị méo, biến dạng hay đặt lệch tâm khỏi chốt giữ. Phải điều chỉnh đúng lực ép tiếp điểm (có thể dùng lực kế để kiểm tra); - Thay thế bằng tiếp điểm mới khi kiểm tra thấy tiếp điểm bị quá mòn hoặc bị rỗ cháy hỏng nặng; - Đặc biệt trong điều kiện làm việc có đảo chiều hay hãm ngược, các tiếp điểm thường hư hỏng và mài mòn rất nhanh đặc biệt là tiếp điểm động; - Kiểm tra và loại trừ các nguyên nhân bên ngoài gây hư hỏng cuộn dây và quấn lại cuộn dây theo mẫu hoặc tính toán lại cuộn dây đúng điện áp và công suất tiêu thụ yêu cầu; - Khi quấn lại cuộn dây, cần làm đúng công nghệ và kỹ thuật quấn dây, vì đó là một yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của cuộn dây. 2.7. Giới thiệu một số khởi động từ thường sử dụng: - Khởi động từ đơn; - Khởi động từ kép. 68 3. Rơle thời gian: 3.1. Khái niệm: Rơle thời gian là một khí cụ tạo ra sự trì hoãn trong các hệ thống tự động. Việc duy trì một thời gian cần thiết khi truyền tín hiệu từ rơle này đến một rơle khác là một yêu cầu cần thiết trong các hệ thống tự động điều khiển. Rơle thời gian trong các hệ thống bảo vệ tự động thường được dùng để duy trì thời gian quá tải, thiếu áp... trong giới hạn thời gian cho phép. 3.2. Cấu tạo: Hình 4 – 5. Cấu tạo rơ le thời gian 3.3. Nguyên lý hoạt động: Hình 4 – 6. Nguyên lý hoạt động của rơ le thời gian Núm điều chỉnh thời gian trễ Chân rơ le thời gian Sơ đồ chân rơ le thời gian Thân (vỏ) rơ le thời gian Đế cắm rơ le thời gian 6 69 Lõi thép hình chử U, bên phải quấn cuộn dây (1), bên trái là ống đồng ngắn mạch. Khi đưa điện áp vào 2 đầu cuộn dây tạo nên từ thông  trong mạch sinh ra lực từ và nắp (3) được hút chặt vào phần cảm làm hệ thống tiếp điểm(6) được đống lại. Khi cuộn dây mất điện, từ thông  giảm dần về 0. Trong ống đồng xuất hiện dòng điện cảm ứng tạo nên từ thông chống lại sự giảm của từ thông  ban đầu. Kết quả là từ thông tổng trong mạch không bị triệt tiêu ngay sau khi mất điện. Do từ thông trong mạch vẫn còn nên tiếp điểm vẫn duy trì trạng thái đóng thêm 1 khoảng thời gian nữa mới mở ra. Vít (5) dùng điều chỉnh độ căng của lò xo, lá đồng mỏng (7) dùng điều chỉnh khe hở giữa nắp và phần cảm. Hai bộ phận này đều có tác dụng điều chỉnh thời gian tác động của Rơle. 3.4. Tính chọn rơle thời gian: Khi tính chọn rơ le trung gian ta cần chú ý các điểm sau: - Điện áp định mức của rơ le: Uđm = Umạng; - Dòng điện định mức: Iđm role > Itt ( Itt là dòng điện tính toán của mạch); - Số lượng tiếp điểm; - Loại tiếp điểm thường đóng và thường mở; - Cắn cứ vào nhu cầu sử dụng kết hợp với các điểm trên để chọn loại rơ le có các thông số thích hợp. 3.5. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng: - Hư hỏng các tiếp điểm thường và tiếp điểm thời gian do bị ngắn mạch phía sau rơ le; - Các tiếp điểm thời gian hoạt động không đúng do bị nổ đứt bo mạch điện tử đến các chân ra hoặc do hư hỏng bo mạch điện tử. 3.6. Sửa chữa rơle thời gian: - Lựa chọn khí cụ điện cho đúng công suất dòng điện, điện áp và các chế độ làm việc tương ứng; - Kiểm tra và loại trừ các nguyên nhân bên ngoài gây hư hỏng cuộn dây và quấn lại cuộn dây theo mẫu hoặc tính toán lại cuộn dây đúng điện áp và công suất tiêu thụ yêu cầu; - Khi quấn lại cuộn dây, cần làm đúng công nghệ và kỹ thuật quấn dây, vì đó là một yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của cuộn dây. 3.7. Giới thiệu một số rơle thời gian thường sử dụng: - On-delay: Trì hoản thời gian đóng mạch; - Off-delay: Trì hoãn thời gian mở mạch. 70 4. Bộ khống chế: 4.1. Khái niệm: Bộ khống chế là khí cụ điện dùng để chuyển mạch điện bằng tay gạt hay vô lăng quay, điều khiển trực tiếp hoặc gián tiếp từ xa, thực hiện các chuyển đổi mạch phức tạp để điều khiển, khởi động, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay, hãm điện vv ... các máy điện và thiết bị điện. 4.2. Cấu tạo: 4.2.1. Bộ khống chế hình trống: Hình 4 – 7. Cấu tạo bộ khống chế hình trống 4.2.2. Bộ khống chế hình cam: Hình 4 – 8. Cấu tạo bộ khống chế hình cam Hình 4.9: Bộ khống chế hình trống a. Hình dạng chung b. Bộ phận chính bên trong 1. Trục quay 2. Vành trượt bằng đồng 3. Các tiếp xúc tỉnh 4. Trục cố định 71 4.3. Nguyên lý hoạt động: 4.3.1. Bộ khống chế hình trống: Trên trục (1) đã bọc cách điện người ta bắt chặt các đoạn vành trượt bằng đồng (2) có cung dài làm việc khác nhau. Các đoạn này được dùng làm các vành tiếp xúc động sắp xếp ở các góc độ khác nhau. Một vài đoạn vành được nối điện với nhau sẵn ở bên trong. Các tiếp xúc tĩnh (3) có lò xo đàn hồi (còn được gọi là chổi tiếp xúc) kẹp chặt trên một cán cố định đã bọc cách điện (4) mỗi chổi tiếp xúc tương ứng với một đoạn vành trượt ở bộ phận quay. Các chổi tiếp xúc có vành cách điện với nhau và được nối trực tiếp với mạch điện bên ngoài. Khi quay trục (1) các đoạn vành trượt (2) tiếp xúc mặt với các chổi tiếp xúc (3) và do đó thực hiện được các chuyển đổi mạch cần thiết trong mạch điều khiển. 4.3.2. Bộ khống chế hình cam: Trên trục quay (1) người ta bắt chặt hình cam (2). Một trục nhỏ có vấu (3) có lò xo đàn hồi (6) luôn luôn đẩy trục vấu (3) tỳ hình cam. Các tiếp điểm động (5) bắt chặt trên giá tay gạt, trục một quay, làm xoay hình cam (2), do đó trục nhỏ có vấu (3) sẽ khớp vào phần lõm hay phần lồi của hình cam, làm đóng hoặc mở các bộ tiếp. 4.4. Tính chọn bộ khống chế: Để lựa chọn bộ không chế ta căn cứ vào: - Dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm ở chế độ làm việc liên tục và ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại (tần số thao tác trong một giờ); - Điện áp định mức của nguồn cung cấp; Khi chọn dòng điện I đi qua tiếp điểm ta căn cứ vào công suất định mức (Pđm) của động cơ và tính I theo công thức: - Đối với động cơ điện một chiều I = 1,2 A U Pdm ,103 Trong đó: + Pđm là công suất của động cơ điện một chiều, kW. + U là điện áp nguồn cung cấp V - Đối với động cơ điện xoay chiều: A U P I dm ,10 3 3,1 3 Trong đó: - Pđm là công suất của động cơ điện xoay chiều, kW. - U là điện áp nguồn cung cấp V. 72 4.5. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng: 4.5.1. Bộ khống hình trống: - Hư hỏng các vành trượt bằng đồng: do ma sát giữa các bề mặt, do bụi bẩn, bị cong, vênh, bị cháy, bị dính - Hư hỏng trục quay do các vít bị chờn, bị hỏng ren - Hư hỏng các tiếp xúc tĩnh do ma sát giữa các bề mặt với các vành trượt bằng đồng, do bụi bẩn, mất tính đàn hồi - Hư hỏng giữa trục 1 và các tiếp xúc tĩnh 3 do bị tác động của môi trường, nhiệt độ làm việc, do cách điện bị già hóa. 4.5.2. Bộ khống chế hình cam: - Hư hỏng các tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động: bị cháy, bị dính, bị cong, bị vênh không trùng khớp giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh - Hư hỏng bề mặt tiếp xúc của hình cam do ma sát, bụi bẩn; - Hư hỏng bộ phận truyền động do các ốc vít bị mòn, bị hỏng; - Hư hỏng lò xo đàn hồi do đặt không đúng vị trí, độ đàn hồi của lò xo giảm do kim loại bị mỏi. 4.6. Sửa chữa bộ khống chế: - Lựa chọn rơ le phải đúng dòng điện, điện áp và các chế độ làm việc tương ứng; - Kiểm tra và sửa chữa nắn thẳng, phẳng giá đỡ tiếp điểm, điều chỉnh sao cho trùng khớp hoàn toàn các tiếp điểm động và tĩnh; - Kiểm tra lại độ đàn hồi của các giá đỡ tiếp điểm để đảm bảo lực ép lên tiếp điểm; - Kiểm tra và loại trừ các nguyên nhân bên ngoài gây hư hỏng cuộn dây và quấn lại cuộn dây theo mẫu hoặc tính toán lại cuộn dây đúng điện áp và công suất tiêu thụ yêu cầu; - Khi quấn lại cuộn dây, cần làm đúng công nghệ và kỹ thuật quấn dây, vì đó là một yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền của cuộn dây. 4.7. Giới thiệu một số bộ khống chế thường sử dụng - Bộ khống chế phẳng; - Bộ khống chế hình trống; - Bộ khống chế hình cam. 73 Câu hỏi trắc nghiệm lựa chọn: Đọc kỹ các câu hỏi, chọn ý trả lời đúng nhất và tô đen vào ô thích hợp ở cột bên TT Nội dung câu hỏi a b c d 1 Điện áp định mức của tiếp điểm chính Contactor là: a. Là điện áp đặt vào 2 đầu cuộn dây Contactor. b. Điện áp của mạch điện tương ứng với tiếp điểm chính phải đóng cắt c. Là điện áp đặt vào 2 đầu cuộn dây và các tiếp điểm Contactor. d. Cả a và b sai □? □? □? □? 2 Contactor phân loại theo nguyên lý truyền động có: a. Contactor kiểu điện từ, kiểu hơi ép, kiểu thủy lực b. Contactor kiểu điện một chiều, Contactor điện xoay chiều c. Contactor điện từ d. Câu a và b đúng □? □? □? □? 3 Khởi động từ được phân loại theo: a. Điện áp định mức của cuộn dây hút, số lượng và loại tiếp điểm thường đóng, thường mở b. Kết cấu bảo vệ chống tác động bởi môi trường xung quanh c. Khả năng làm biến đổi chiều động cơ điện d. Cả a, b và c đều đúng □? □? □? □? 4 Trong mạch cần lấy tín hiệu, cuộn dây của rơ le trung gian được mắc: a. Song song. b. Nối tiếp. c. Hỗn hợp. d. Cả a, b và c đều đúng. □? □? □? □? 5 Công dụng của bộ khống chế hình cam: a. Chuyển đổi mạch điện bằng tay gạt, hay vô lăng quay. b. Điều khiển trực tiếp hoặc gián tiếp từ xa các chuyển đổi mạch điên phức tạp. c. Điều khiển, khởi động, điều chỉnh tốc, đảo chiều, hãm □? □? □? □? 74 điện máy điện và thiết bị điện. d. Cả , b và c đều đúng. 6 Bộ khống chế chỉ huy được dùng để: a. Điều khiển gián tiếp các động cơ điện có công suất lớn b. Chuyển đổi mạch điện điều khiển, các cuộn dây Contactor, khởi động từ c. Điều khiển trực tiếp các động cơ điện có công suất nhỏ và trung bình d. Câu a và b đúng □? □? □? □? 7 Lực hút của rơle điện từ phụ thuộc vào: a. Kích thước lõi thép. b. Điện trở cuộn dây. c. Dòng điện qua phần cảm và khe hở không khí. d. Tất cả đều đúng □? □? □? □? 8 Bộ khống chế (bộ chuyển đổi) có công dụng: a. Điều khiển khởi động, hãm dừng, điều chỉnh ... máy điện hoặc thiết bị điện; b. Chỉ dùng Điều chỉnh tốc độ hoặc đảo chiều; c. Chỉ dùng khi hãm động năng hoặc hãm ngược; d. Đóng cắt, điều khiển và bảo vệ động cơ. □? □? □? □? 8 Loại rơle thời gian On-delay được dùng để: a. Trì hoản thời gian đóng mạch. b. Trì hoản thời gian cắt mạch. c. Tăng nhanh thời gian đóng mạch. d. Tăng nhanh thời gian cắt mạch. □? □? □? □? Bài tập thực hành: Thực hành tháo, lắp, bảo dưỡng, sửa chữa, quan sát về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của công tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian, bộ khống chế. I. Mục tiêu: Tháo lắp, phán đoán và sửa chữa được hư hỏng của công tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian, bộ khống chế đảm bảo kỹ thuật và an toàn. 75 II. Dụng cụ, vật liệu. - Các loại kìm, tuốc nơ vít, các loại cờ lê, bút thử điện, đồng hồ vạn năng; - Một số loại khí cụ điện như; công tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian, bộ khống chế. III. Nội dung thực hành. - Thao tác sửa chữa; - Mở nắp; - Tháo các cuộn dây quan sát bằng mắt thường xem cuộn dây có bị cháy không hoặc dùng đồng hồ megomét kiểm tra cách điện, nếu cuộn dây bị cháy thì phải quấn lại cuộn dây; - Điều chỉnh các tiếp điểm sao cho trùng khớp hoàn toàn với nhau, dùng giấy ráp vệ sinh sạch các tiếp điểm; - Kiểm tra sự đàn hồi của lò xo. 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Xuân Phú, Khí cụ Điện Kết cấu, sử dụng và sửa chữa, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật năm 2000; [2] Nguyễn Xuân Phú, Vật liệu điện, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật năm 2000; [3] Đặng Văn Đào, Kỹ Thuật Điện, NXB Giáo Dục năm 2004; [4] Nguyễn Xuân Phú, Cung cấp điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật năm 2004; [5] K.B. Raina, s.k.bhattcharya (Phạm Văn Niên dịch), Thiết kế điện và dự toán giá thành, NXB Khoa và Học Kỹ Thuật năm 1996; [6] Phạm Văn Chới, Bùi Tín Hữu, Khí cụ điện, NXB KHKT năm 2000.