Giáo trình mô đun Trang bị điện (Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Nghề Kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa Vũng Tàu

quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính. Tiếp điểm của áptômát thường làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ quang như Ag-W; Cu-W; Ni, Hộp dập hồ quang: Để CB dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: kiểu nửa kín và kiểu hở. Kiểu nửa kín được đặt trong vỏ kín của áptômát và có lỗ thoát khí. Kiểu này có dòng điện giới hạn cắt không quá 50kA. Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50kA hoặc điện áp lớn hơn 1000V (cao áp). Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng những tấm thép xếp thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang. 17 Cùng một thiết bị dập tắt hồ quang, khi làm việc ở mạch điện xoay chiều điện áp đến 500V, có thể dập tắt được hồ quang của dòng điện đến 40kA; nhưng khi làm việc ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V, chỉ có thể cắt được dòng điện đến 20kA. Cơ cấu truyền động cắt CB : Truyền động cắt CB thường có hai cách: bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động cơ điện). Điều khiển bằng tay được thực hiện với các CB có dòng điện định mức không lớn hơn 600A. Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các CB có dòng điện lớn hơn (đến 1000A). Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta còn dùng một tay dài phụ theo nguyên lý đòn bẩy. Ngoài ra còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc khí nén. Móc bảo vệ: CB tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ - gọi là móc bảo vệ. Móc bảo vệ quá tải: (còn gọi là quá dòng điện) để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị quá tải, đường thời gian – dòng điện của móc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng cần bảo vệ. Người ta thường dùng hệ thống điện từ và rơle nhiệt làm móc bảo vệ đặt bên trong CB. Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch điện chính. Khi dòng điện vượt quá trị số cho phép thì phần ứng bị hút và móc sẽ dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của CB mở ra. Điều chỉnh vít để thay đổi lực kháng của lò xo, ta có thể điều chỉnh được trị số dòng điện tác động. Để giữ thời gian trong bảo vệ quá tải kiểu điện từ, người ta thêm một cơ cấu giữ thời gian (ví dụ bánh xe răng như trong cơ cấu đồng hồ). Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn cả, có kết cấu tương tự như rơle nhiệt có phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép dãn nở làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của áptômát khi có quá tải. Kiểu này có thiếu sót là quán tính nhiệt lớn nên không ngắt nhanh được dòng điện tăng vọt khi có ngắn mạch, do đó chỉ bảo vệ được dòng điện quá tải. Vì vậy người ta thường sử dụng tổng hợp cả móc kiểu điện từ và móc kiểu rơle nhiệt trong CB. Loại này thường được dùng ở áptômát có dòng điện định mức đến 600A. Móc bảo vệ sụt áp: (còn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thường dùng kiểu điện từ. Cuộn dây mắc song song với mạch điện chính. d. Nguyên lý hoạt động Sơ đồ nguyên lý của CB dòng điện cực đại. 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 với tiếp điểm động. Bật CB 18 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 ngắn 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 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt Hình 1.8: Sơ đồ CB dòng điện cực đại - Sơ đồ nguyên lý CB điện áp thấp: - Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 và phầnứng 10 hút lại với nhau. - Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc8 bật lên, móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt. Hình1.9 : Sơ đồ CB điện áp thấp 19 e. Phân loại và cách lựa chọn CB Phân loại Theo kết cấu, người ta chia CB ra làm ba loại: một cực, hai cực và ba cực. Theo thời gian thao tác, người ta chia CB ra loại tác động không tức thời và loại tác động tức thời nhanh). Tuỳ theo công dụng bảo vệ, người ta chia CB ra các loại: CB cực đại theo dòng điện, CB cực tiểu theo điện áp, CB dòng điện ngược ... Hình 1.10 : Một số loại CB trên thị trường Cách lựa chọn CB: Khi lựa chọn CB ta cần chú ý đến các thông số kỹ thuật chính như sau: - Dòng điện định mức của CB Iđm (A). Đây là dòng điện lớn nhất cho phép CB làm việc trong thời gian lâu dài mà không bị tác động (không bị ngắt). Dòng điện này không được nhỏ hơn dòng điện tính toán của phụ tải. - Dòng điện bảo vệ ngắn mạch của CB Inm (A). Đây là dòng điện nhỏ nhất (tác động trong thời gian rất ngắn) đủ để làm cho CB tự ngắt. Chỉ những CB có kết cấu ngắt kiểu điện từ mới có các thông số này. Đối với CB loại này khi chọn để đóng ngắt động cơ thì dòng điện này không được nhỏ hơn dòng khởi động động cơ (Inm > Ikđ). - Dòng điện bảo vệ quá tải của CB Iqt (A): dòng điện này có thể điều chỉnh 20 được nhờ các vít điều chỉnh đặt bên trong CB. Thông thường nhà chế tạo đã chỉnh định sẵn và gắn keo, trong một số trường hợp ta có thể chỉnh lại theo giá trị sau. Iqt = (1,1 ÷ 1,2).Itt - Điện áp làm việc của CB: (điện áp định mức của CB). Điện áp này được chọn phụ thuộc vào điện áp của lưới điện mà CB sử dụng. - Số cực của CB: loại 1 cực, hai cực hay ba cực. 3.1.4 Rơ le nhiệt (Over Load OL) a. Khái niệm và cấu tạo Rơle nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự cố quá tải. Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì nó có quán tính nhiệt lớn, phải có thời gian phát nóng, nó làm việc có thời gian từ vài giây đến vài phút. Phần tử phát nóng 1 được đấu nối tiếp với mạch động lực bởi vít 2 và ôm phiến 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 lưõng 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 đòn 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 phiến lưỡng kim nguội trở về vị trí ban đầu. Hình1.13: Cấu tạo của rơ le nhiệt b. Nguyên lý hoạt động Nguyên lý chung của Rơle nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt làm dãn nở phiến kim loại kép. Phiến kim loại kép gồm hai lá kim loại có hệ số giãn nở khác nhau (hệ số giãn nở hơn kém nhau 20 lần) ghép chặt với 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, uốn 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. 21 Để Rơle nhiệt làm việc trở lại, phải đợi phiến kim loại nguội và kéo cần Reset của Rơle nhiệt. Hình1.14: Ký hiệu của rơ le nhiệt trên sơ đồ nguyên lý c. Phân loại rơle nhiệt Theo kết cấu Rơle nhiệt chia thành hai loại: Kiểu hở và kiểu kín. Theo yêu cầu sử dụng: Loại một cực và hai cực. Theo phương thức đốt nóng:đốt nóng trực tiếp và đốt nóng gián tiếp: - 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 thay đổi tấm kim loại kép, loại này không tiện dụng. - Đốt nóng gián tiếp: Dòng điện đi qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt 22 lượng toả ra gián tiếp làm tấm kim loại cong lên. Loại này có ưu điểm là muốn thay đổi dòng điện định mức ta chỉ cần thay đổi phần tử đốt nóng. Nhược diểm của loại này là khi có quá tải lớn, phần tử đốt nóng có thể đạt đến nhiệt độ khá cao nhưng vì không khí truyển nhiệt kém, nên tấm kim loại chưa kịp tác độc mà phần tử đốt nóng đã bị cháy đứt. - Đốt nóng hỗn hợp: Loại này tương đối tốt vì vừa đốt trực tiếp vừa đốt gián tiếp. Nó có tính ổn định nhiệt tương đối cao và có thể làm việc ở bội số quá tải lớn. d. Chọn lựa rơle nhiệt Đặc tính cơ bản của Rơle nhiệt là quan hệ giữa dòng điện phụ tải chạy qua và thời gian tác động của nó (gọi là đặc tính thời gian – dòng điện, A - s). Lựa chọn đúng Rơle là sao cho đường đặc tính A – s của Rơle gần sát đường đặc tính A – s của đối tượng cần bảo vệ. Nếu chọn thấp quá sẽ không tận dụng được công suất của động cơ điện, chọn cao quá sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị cần bảo vệ. Trong thực tế, cách lựa chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của Rơle nhiệt bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ, Rơle sẽ tác động ở giá trị (1,2 ÷ 1,3)Iđm. Bên cạnh, chế độ làm việc của phụ tải và nhiệt độ môi trường xung quanh phải được xem xét. Hình1.15: Đặc tuyến bảo vệ của RN - Dùng để bảo vệ sụt áp mạch điện. - Cuộn dây hút quấn bằng dây nhỏ nhiều vòng mắc song song với mạch điện cần bảo vệ. Khi điện áp bình thường, Rơle tác động sẽ làm nóng tiếp điểm của nó. Khi điện áp sụt thấp dưới mức quy định, lực lò xo thắng lực hút của nam châm và mở tiếp điểm. 3.1.5 Rơ le dòng điện - Dùng để bảo vệ quá tải và ngắn mạch. 23 - Cuộn dây hút có ít vòng và quấn bằg dây to mắc nối tiếp với mạch điện vần bảo vệ, thiết bị thường đóng ngắt trên mạch điều khiển. - Khi dòng điện động cơ tăng lớn đến trị số tác động của Rơle, lực hút nam châm thắng lực cản lò xo làm mở tiếp điểm của nó, ngắt mạch điện điều khiển qua công tắc tơ K, mở các tiếp điểm của nó tách động cơ ra khỏi lưới. Hình1.16: Ký hiệu của rơ le dòng trên sơ đồ nguyên lý 3.1.6 Rơ le trung gian Rơle trung gian được dùng rất nhiều trong các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện và các sơ đồ điều khiển tự động. Do có số lượng tiếp điểm lớn, vừa có tiếp điểm thường mở và tiếp điểm thường đóng. Có các loại rơle trung gian một chiều và rơle xoay chiều. Hình 1.17 :cấu tạo của rơ le trung gian Tương tự như contactor tuy nhiên rơle trung gian chỉ có tiếp điểm phụ (cường độ dòng điện <5A) không có tiếp điểm chính. Nên chỉ dùng để điều khiển. Ký hiệu: i=1,2,3,..n Phân loại: Dựa vào số lượng chân của rơ le có các loại sau: 24 + Loại đế tròn 11 chân: Gồm 3 cặp tiếp điểm thường hở và 3 cặp tiếp điểm thường đóng Hình1.18: Tiếp điểm của rơ le 11 chân + Loại đế vuông 14 chân: Gồm 4 tiếp điểm thường hở và 4 tiếp điểm thường đóng Hình1.19: Tiếp điểm của rơ le 14 chân Chú ý: + Rơle trung gian không dùng để cấp nguồn động lực + Mỗi tiếp điểm chỉ sử dụng cho một mục đích, không dùng chung. 3.1.7 Contactor a. Khái niệm Contactor là một khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm, tạo liên lạc trong mạch điện bằng nút nhấn. Như vậy khi sử dụng Contactor ta có thể điều khiển mạch điện từ xa có phụ tải với điện áp đến 500V và dòng là 600A (vị trí điều khiển, trạng thái hoạt động của Contactor rất xa vị trí các tiếp điểm đóng ngắt mạch điện). Phân loại Contactor tuỳ theo các đặc điểm sau: - Theo nguyên lý truyền động: ta có Contactor kiểu điện từ (truyền điện bằng lực hút điện từ), kiểu hơi ép, kiểu thuỷ lực. Thông thường sử dụng Contactor kiểu điện từ. - Theo dạng dòng điện: Contactor một chiều và Contactor xoay chiều b.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Cấu tạo Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: Cơ cấu điện từ (nam châm 25 điện), hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm chính và phụ). + Nam châm điện: Nam châm điện gồm có các 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. - 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 cạnh 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 về cơ. Tuỳ theo khả năng tải dẫn qua các tiếp điểm, ta có thể chia các tiếp điểm cuẩ Contactor thành hai loại: - Tiếp điểm 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 điể 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 điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường hở. Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với nhau giữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong Contactor ở trạng thái nghỉ (không được cung cấp điện). Tiếp điểm này hở ra khi Contactor ở trạng thái hoạt động. Ngược lại là tiếp điểm thường hở. Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính thường được lắp trong mạch điện động lực, còn các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển (dùng điều khiển việc cung cấp điện đến các cuộn dây nam châm của các Contactor theo quy trình định trước). Nguyên lý hoạt động của Contactor: Khi cấp nguồn điện bằng giá trị điện áp định mức của Contactor vào hai đầu của cuộn dây quấn trên phần lõi từ cố định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di động hình thành mạch từ kín (lực từ lớn hơn phản lực của lò xo), Contactor ở trạng thái hoạt động. Lúc này nhờ vào bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di 26 động và hệ thống tiếp điẻm làm cho tiếp điểm chính đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (thường đóng sẽ mở ra, thường hở sẽ đóng lại) và duy trì trạng thái này. Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây thì Contactor ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu Hình 1.20 :Mô tả nguyên lý hoạt động của Contactor Có nhiều tiêu chuẩn của các quốc gia khác nhau, dùng để biểu diễn cho cuộn dây và tiếp diểm của Contactor, ví dụ: Cuộn dây Tiếp điểm thường đóng Tiếp điểm thường hở c. Các thông số cơ bản + 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. +Dòng điện định mức: Dòng điện định mức của Contactor Iđm là dòng điện định mưứcđi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc lâu dài. Dòng điện định mức của Contactor hạ áp thông dụng có các cấp là: 10A, 20A, 25A, 27 40A, 60A, 75A, 100A, 150A, 250A, 300A, 600A. Nếu 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. + 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. +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. +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/giờ. +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 tác rời tiếp điểm thì Contactor có tính ổn định lực điện động. +Tính ổn định nhiệt: Contactor có tính ổn định nhiệt nghĩa là khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua trong một khoảng thời gian cho phép, cac tiếp điểm không bị nóng chảy và hàn dính lại. 3.1.8 Rơ le thời gian Rơle thời gian là một khí cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động, với vai trò điều khiển trung gian giữa các thiết bị điều khiển theo thời gian định trước. Rơle thời gian gồm: Mạch từ của nam châm điện, bộ định thời gian làm bằng linh kiện điện tử, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ (≤ 5A), vỏ bảo vệ các chân ra tiếp điểm. Tuỳ theo yêu cầu sử dụng khi lắp ráp hệ thống mạch điều khiển truyền động, ta có hai loại Rơle thời gian: Rơle thời gian ON DELAY, Rơle thời gian OFF DELAY.. TR - Cuộn dây Rơle thời gian: hoặc Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây Rơle thời gian được ghi trên nhãn, thông thường 110V, 220V... -Hệ thống tiếp điểm: + Tiếp điểm tác động không tính thời gian: Tiếp điểm này hoạt động tương tựcác tiếp điểm của Rơle trung gian. + Tiếp điểm tác động định thời: Định thời gian đóng mở 28 Nguyên lý hoạt động Khi cấp nguồn vào cuộn dây của Rơle thời gian ON DELAY, các tiếp điểm tác động không tính thời gian chuyển đổi trạng thái tức thời (thường đóg hở ra, thường hở đóng lại), các tiếp điểm tác động có tính thời gian không đổi. Sau khoảng thời gian đã định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển trạng thái và duy trì trạng thái này. Khi ngưng cấp nguồn vào cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tức thời trở về trạng thái ban đầu. Sau đây là sơ đồ chân của Rơle thời gian ON DELAY: Hình 1.21 :Mô tả sơ đồ chân của rơ le thời gian Nguyên lý hoạt động Rơle thời gian OFF DELAY: Khi cấp nguòn vào cuộn dây của Rơle thời gian OFF DELAY, các tiếp điểm tác động tức thời và duy trì trạng thái này. Khi ngưng cấp nguồn voà cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tác động không tính thời gian trở vể trạng thái ban đầu. Tiếp sau đó một khoảng thời gian đã định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển về trạng thái ban đầu. 3.2. Bảng ký hiệu các phần tử trong sơ đồ nguyên lý Khi xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch điện, cần tuân thủ các ký hiệu thể hiện của các chi tiết, phần tử của thiết bị điện trên sơ đồ. Bảng 1.1: Ký hiệu theo tiêu chuẩn Đức ST T KÝ HIỆU CHỨC NĂNG ST T KÝ HIỆU CHỨC NĂNG 1 Nút nhấn thường mở 6 Tiếp điểm thường mở 2 Nút nhấn thường đóng 7 Tiếp điểm thường đóng mở nhanh, đóng chậm của timer off delay 29 Bảng 1.2 :Ký hiệu theo tiêu chuẩn Pháp STT KÝ HIỆU CHỨC NĂNG ST T KÝ HIỆU CHỨC NĂNG 1 Tiếp điểm động lực của Contactor ( K ) 11 Tiếp điểm điều khiển loại thường mở ( NO ) 2 Tiếp điểm động lực của Máy cắt điện (ACB - OCB ) 12 Tiếp điểm điều khiển loại thường đóng ( NC) 3 Tiếp điểm động lực của Cầu dao điện (Q ) 13 Tiếp điểm điều khiển của thiết bị có tính thời gian ( KT ) 4 Tiếp điểm động lực của Cầu dao - dao cách ly (Q ) 5 Tiếp điểm động lực của Máy cắt điện (Q ) 6 Tiếp điểm động lực của các thiết bị mở tự động ( CB ) 14 Tiếp điểm vị trí của công tắc hành trình LS (loại thường đóng) 7 Thiết bị phân đoạn 15 LS Tiếp điểm vị trí của công tắc hành trình LS (loại thường mở) 8 F Tiếp điểm thường đóng tác động trực tiếp bằng hiệu ứng nhiệt 16 F Tiếp điểm thường mở chiệu sự tác động của cầu chì ( cầu chì tự rơi ) 3 Relay nhiêt 8 Tiếp điểm thường đóng mở chậm của timer on delay 4 Động cơ xoay chiều 3 pha 9 Thường mở ( đóng chậm) 30 9 F Tiếp điểm thường đóng tác động trực tiếp bằng hiệu ứng từ 17 F Cầu chì kết hợp với dao cách ly 10 Tiếp điểm chịu sự điều khiển của tốc độä 18 F Cầu chì tác động nhanh (có dạng hình viên đạn ) Bảng 1.3: Ký hiệu theo tiêu chuẩn Mỹ Bảng 1.4: Ký hiệu theo tiêu chuẩn Việt nam STT KÝ HIỆU CHỨC NĂNG STT KÝ HIỆU CHỨC NĂNG 1 Cuộn dây của Relay hoặc Contactor 6 Tiếp điểm thường mở đóng chậm của timer on delay 2 Relay trung gian 7 Tiếp điểm thường mở mở nhanh, đóng chậm của timer off delay 3 Relay thời gian Tiếp điểm thường đóng mở nhanh, đóng chậm của timer off delay 4 Tiếp điểm thường đóng mở chậm của timer on delay STT KÝ HIỆU CHỨC NĂNG STT KÝ HIỆU CHỨC NĂNG 1 Cuộn dây của Relay hoặc Contactor 6 Động cơ KĐB 3 pha Rotor lồng sóc 2 Cuộn dây của Relay loại Off - Delay 7 Động cơ KĐB 3 pha Rotor dây quấn 3 Cuộn dây của Relay loại On Delay 8 Động cơ điện một chiều n KT M M K M 31 1 Tiếp điểm thường mở ( NO) 6 Tiếp điểm rơ le thời gian ( on delay) 2 Tiếp điểm thường đóng ( NC) 7 Nút nhấn thường hở 3 Tiếp điểm rơ le thời gian ( off delay) 8 Nút nhấn thường đóng 4 Rơ le nhiệt 9 CB 1 pha và 3 pha 5 Rơ le nhiệt CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1.1: Chọn CB dùng để đóng cắt cho mạch gồm các thiết bị sau :10 bộ đèn, mỗi bộ có công suất: 40W; Udm = 220V; Cos = 1. 10 quạt, mỗi quạt có công suất 60W; Udm = 220V; Cos = 0.9 1. 2: Chọn CB dùng để đóng cắt cho động cơ ba pha có thông số Pdm=5HP; Udm= 380V; Cos dm =0.8; Kmm = 3 1.3: Chọn CB để đóng cắt cho mạch 2 động cơ 3 pha có thông số sau: Động cơ 1: P1dm = 5HP; U1dm = 380 V; Cos 1dm = 0.8; Kmm = 4. Động cơ 2: P2dm =7.5HP; U2 = 380V; Cos 2 = 0.85; Kmm = 5. 4 Cuộn dây của Relay thời gian loại On-Off Delay 9 Chuông điện 5 E Bóng đèn ký hiệu chung (E) 10 Phần tử nhiệt của rơ le nhiệt (sử dụng hiệu ứng từ ) 32 BÀI 2 : MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA RÔTO LỒNG SÓC QUAY MỘT CHIỀU Giới thiệu: Động cơ điện tiêu thụ khoảng 65% tổng năng lượng điện, tiêu thụ 76% tổng năng lượng điện trong công nghiệp và máy điện không đồng bộ tiêu thụ 90% trong tổng số đó.Lý do động cơ KDB được sử dụng rộng rãi một mặt là vì tính mạnh mẽ, tinh cậy, dễ bảo trì và tương đối rẻ, kích thước gọn nhẹ hơn nhiều động cơ một chiều có cùng công suất. Mặt khác, hiện nay các kỹ thuật điều khiển động cơ KĐB rất phát triển nên cải thiện được hiệu suất cho động cơ. Mục tiêu: - Trình bày được chức năng của từng khí cụ, thiết bị trong mạch điện điều khiển động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc quay một chiều - Phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển động cơ KĐB 3 pha quay 1 chiều - Lắp đặt được mạch điện điều khiển động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc quay một chiều - Sửa chữa được các hư hỏng thường gặp khi lắp đặt và vận hành mạch điện Nội dung chính: 1. Sơ đồ nguyên lý. Hình 2.1 Mạch khởi động trực tiếp không đảo chiều ĐKB roto lồng sóc. - Áp tô mát: CB để khống chế toàn bộ mạch điện cung cấp đến động cơ, bảo mạch điện khi xảy ra sự cố . CB K RN ĐC K M D K RN CC 33 - Cầu chì CC1 bảo vệ ngắn mạch ở mạch lực,CC2bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển. - K là công tắc tơ điều khiển mạch. - RN rơle nhiệt bảo vệ quá tải và mất pha, - ĐC là động cơ cần điều khiển. - D và M là các nút ấn dừng và nút ấn mở máy. 2. Nguyên lý hoạt động Khi đóng cầu dao CB, động cơ chưa hoạt động được, mạch điện ở trạng thái ch. Nếu ấn nút M cuộn K có điện, đóng K để duy trì đồng thời đóng K ở mạch lực, động lực cơ được nối với lưới điện, bắt đầu làm việc. Muốn dừng ấn nút D, mạch điều khiển bị mất điện, nhả các tiếp điểm K ra. Động cơ được loại khỏi lưới điện. Nếu trong quá trình làm việc động cơ bị quá tải hoặc mất pha, dòng điện các pha sẽ tăng cao làm rơle nhiệt tác động, cắt điện mạch điều khiển. Động cơ được loại khỏi lưới điện. 3. Lắp đặt mạch điện. Yêu cầu: Lắp đặt được mạch điều khiển động cơ quay một chiều hoàn chỉnh đảm bảo mạch hoạt động tốt, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Trình tự thực hiện: + Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và lựa chọn thiết bị, vật tư: - Dụng cụ: Kìm(cắt, tuốt dây),tuốt nơ vít(dẹt, bốn chấu), VOM. - Thiết bị: KĐT đơn, nút ấn, động cơ 3 pha, cầu dao. - Vật tư: Táp lô, dây dẫn, ốc vít , panel thực hành. Dựa vào điện áp và dòng điện làm việc của các thiết bị và khí cụ để chọn các thiết bị ( hướng dẫn lựa chọn đã được học ở bài 1). Dùng VOM và mắt thường quan sát tình trạng của các thiết bị và khí cụ. + Bước 2: Bố trí và cố định các thiết bị: Bố trí các thiết bị lên bảng táplô sao cho thật ngay ngắn, chặt chẽ, hợp lý về khoảng cách sao cho khi đi dây gọn nhất (kể cả đi dây điều khiển lẫn động lực) sau đó dùng đinh vít định vị các thiết bị lên bảng táplô + Bước 3: Đấu dây- Dựa vào sơ đồ nguyên lý tiến hành đấu dây: - Đấu dây mạch điều khiển bắt đầu tiến hành đấu dây từ nút ấn, dây điều khiển từ nút ấn đi ra ta luôn đấu sao cho tối thiểu nhất nếu có thể mà không ảnh hưởng đều sự tác động của sơ đồ - Đấu dây mạch động lực :Dùng dây dẫn 3 pha từ sau CB đầu vào 3 đầu của 3 tiếp điểm động lực( phía không có rơ le nhiệt) sau đó từ rơ le nhiệt nhiệt đầu vào 3 đầu dây của động cơ(động cơ có thể đã được đấu sao hoặc tam giác). 34 Hình 2.2 Sơ đồ đấu nối mạch động lực. +Bước 4: Kiểm tra lại mạch: Dùng đồng hồ VOM thang đo R để kiểm tra: Mạch điều khiển: - Mạch khởi động: Đặt 2 que đo vào 2 đầu dây nguồn của mạch điều khiển, ấn nút M nếu kim chỉ thị giá trị điện trở cuộn dây contactor thì mạch tốt; Nếu kim chỉ R= ∞, ta phải chia mạch ra các đoạn để kiểm tra, sữa chữa: cố định 1 que đo tại 1 điểm, que đo còn lại di chuyển đến các điểm nối, tại điểm đo nào có R= ∞ thì tại điểm đó có sự cố, nếu dây đứt thì thay dây, nếu tiếp điểm không tiếp xúc thì sữa chữa lại tiếp điểm. - Mạch duy trì: Đặt 2 que đo vào 2 đầu dây nguồn của mạch điều khiển, cưỡng ép contactor K, nếu kim chỉ thị giá trị điện trở cuộn dây contactor thì mạch tốt; Nếu kim chỉ R= ∞, ta phải chia mạch ra các đoạn để kiểm tra, sữa chữa: cố định 1 que đo tại 1 đầu nút ấn M, que đo còn lại di chuyển đến các điểm nối của mạch duy trì, tại điểm đo nào có R= ∞ thì tại điểm đó có sự cố, nếu dây đứt thì thay dây, nếu tiếp điểm không tiếp xúc thì sữa chữa lại tiếp điểm. - Dừng: Đặt 2 que đo vào 2 đầu dây nguồn của mạch điều khiển, ấn nút M, kim chỉ thị giá trị điện trở cuộn dây contactor, ấn nút D nếu kim chỉ R= ∞ thì mạch tốt, nếu kim vẫn chỉ thị giá trị điện trở cuộn dây contactor thì phải sữa chữa lại tiếp điểm D do bị dính. Mạch động lực: Đặt các que đo vào các điểm trên cầu dao(cầu dao đóng) cưỡng ép contactor K, nếu kim chỉ thị giá trị điện trở cuộn dây stator thì mạch tốt; Nếu kim chỉ R= ∞, ta phải chia mạch ra các đoạn để kiểm tra, sữa chữa: cố định 1 que đo tại 1 điểm, que đo còn lại di chuyển đến các điểm nối, tại điểm đo nào có R= ∞ thì tại điểm đó có sự cố, nếu dây đứt thì thay dây, nếu tiếp điểm không tiếp xúc thì sữa chữa lại tiếp điểm. +Bước 5: Đóng điện vào mạch cho vận hành 35 Nếu các điều kiện an toàn đã đảm bảo ta đóng điện cấp nguồn cho mạch điện vận hành Những sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục Bảng 2.1 : Nguyên nhân sai hỏng và biện pháp khắc phục TT Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Nhấn nút mạch hoạt động; buông tay mạch mất điện. Tiếp điểm duy trì tiếp xúc không tốt hoặc chưa đ6ú tiếp điểm duy trì Kiểm tra và đấu lại tiếp điểm duy trì 2 Mạch điều khiển có điện nhưng động cơ không chạy Chưa cấp nguồn cho mạch động lực. Hoặc rơ le nhiệt bị hỏng Đóng CB mạch động lực hoặc thay rơ le nhiệt 3 Khởi động động cơ chạy nhưng phát ra tiếng kêu lớn Đấu dây mạch động lực không chặt dẫn đến mất pha cấp vào động cơ. Kiểm tra lại mạch động lực và đấu nối lại cho chắc chắn CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Thiết kế và lắp đặt mạch điện điều khiển động cơ KĐB 3 pha thỏa mãn yêu cầu sau: - Muốn điều khiển động cơ tại vị trí 1: Nhấn M1: động cơ DC chạy, nhấn D1 động cơ DC dừng. - Muốn điều khiển động cơ tại vị trí 2: Nhấn M2: động cơ DC chạy, nhấn D2 động cơ DC dừng. 36 BÀI 3: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA RÔTO LỒNG SÓC Giới thiệu: Trong thực tế, đảo chiều động cơ KĐB được ứng dụng rất phổ biến như hệ thống đống mở cửa tự động ở cổng trường, ngân hàng, thang máy... , bài học này trang bị cho người học những kiến thức, kỹ năng cơ bản về quá trình lắp đặt và điều khiển, vận hành đảo chiều động cơ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc. Mục tiêu: - Phân tích được sơ đồ nguyên lý của mạch. - Lắp đặt được mạch điều khiển đảo chiều quay động cơ KĐB 3 pha. - Nhận biết và sửa chữa được một số sai hỏng trong quá trình lắp đặt Nội dung chính: 1. Sơ đồ nguyên lý ❖ Mạch động lực - L1L2L3: nguồn điện 3 pha - CB: máy cắt dòng điện 3 pha - K1:tiếp điểm chính của công tắc tơ quay thuận - K2:tiếp điểm chính của công tắc tơ quay nghịch - RN: tiếp điểm chính của rơ le nhiệt - M: động cơ 3 pha rô to lồng sóc ❖ Mạch điều khiển - CB: máy cắt 1 pha - Rs: nút dừng khẩn cấp - RN: tiếp điểm phụ của rơ le nhiệt - ON1 – OFF1:nút nhấn kép thường hở- thường đóng điều khiển quay thuận - ON2 – OFF2:nút nhấn kép thường hở- thường đóng điều khiển quay nghịch - OFF: nút nhấn thường đóng điều khiển dừng - K1 (A1A2): cuộn dây công tắc tơ quay thuận - K2 (A1A2): cuộn dây công tắc tơ quay nghịch - K1,K2: các tiếp điểm phụ của công tắc tơ K1,K2 - H1, H2, H3, H4, H5: các đèn báo hiệu 37 2. Nguyên lý hoạt động - Khi chưa đóng CB 1 pha và CB 3 pha thì động cơ chưa hoạt động, vì mạch chưa được cung cấp điện. Các đèn báo hiệu chưa sáng. - Khi đóng CB 1 pha và CB 3 pha, đèn H5 sáng báo có nguồn điện vào mạch điều khiển. - Muốn động cơ quay thuận, ta nhấn nút ON1 ngay lập tức cuộn dây K1 có điện (lúc này OFF1 mở ra để đảm bảo K2 không được cung cấp điện). Khi đó các tiếp điểm chính K1 đóng lại động cơ quay thuận và đồng thời đóng luôn các tiếp điểm phụ K1(song song với nút ON1) để duy trì dòng điện luôn cung cấp cho cuộn dây K1 và mở tiếp điểm phụ K1 thường đóng để khoá chéo cuộn dây K2 luôn luôn không có điện. Lúc này đèn H1 sáng báo hiệu động cơ đang quay thuận. - Muốn động cơ quay nghịch, ta nhấn nút ON2 ngay lập tức cuộn dây K2 có điện (lúc này OFF2 mở ra để đảm bảo K1 không được cung cấp điện). Khi đó các tiếp điểm chính K2 đóng lại động cơ quay nghịch và đồng thời đóng luôn các tiếp điểm phụ K2 (song song với nút ON2) để duy trì dòng điện luôn cung cấp cho cuộn dây K2 và mở tiếp điểm phu K2 thường đóng để khoá chéo cuộn dây K1 luôn luôn không có điện. Lúc này đèn H2 sáng báo hiệu động cơ đang quay nghịch. - Muốn chuyển đổi động cơ đang quay thuận qua nghịch hoặc ngược lại ta không cần phải nhấn nút OFF, vì khi ta nhấn ON1 thì OFF1 đã mở không cho điện vào K2 (hoặc khi ta nhấn ON2 thì OFF2 đã mở không cho điện vào K1) – mạch điều khiển đảo chiều quay trực tiếp. Hình 3.1 Mạch khởi động trực tiếp có đảo chiều ĐC ĐKB roto lồng sóc. 38 - Muốn dừng động cơ, ta nhấn nút OFF ngay lập tức cuộn dây K1 (quay thuận) hoặc K2 (quay nghịch) mất điện các tiếp điểm chính mở ra động cơ ngừng hoạt động, đồng thời tiếp điểm phụ (tiếp điểm duy trì–tiếp điểm song song với nút ON1, ON2) cũng mở ra ngắt dòng điện đi vào cuộn dây công tắc tơ cuộn dây K1 (quay thuận) hoặc K2 (quay nghịch). Lúc này đèn H1 hoặc H2 không sáng báo hiệu động cơ không hoạt động. - Nếu động cơ đang hoạt động, bị quá tải thì tiếp điểm phụ của rơ le nhiệt RN tác động ngắt điện đi vào công tắc tơ làm cho động cơ ngừng hoạt động, đồng thời đèn H3 sáng báo hiệu sự cố quá tải. - CB bảo vệ quá tải, ngắn mạch, quá áp - Khi có sự cố cần dừng khẩn, ta nhấn nút RS, mạch điện ngắt điện vào công tắc tơ làm cho động cơ ngừng hoạt động, đồng thời đèn H4 sáng báo hiệu có sự cố phải dừng khẩn. 3. Lắp đặt mạch điện Yêu cầu: Lắp đặt được mạch đảo chiều trực tiếp( sử dụng nút bấm) hoàn chỉnh đảm bảo mạch hoạt động tốt, đảm bảo an toàn. Trình tự thực hiện: + Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và lựa chọn thiết bị, vật tư: - Dụng cụ: Kìm(cắt, tuốt dây),tuốt nơ vít(dẹt, bốn chấu), VOM. - Thiết bị: KĐT kép, nút ấn, động cơ 3 pha, cầu dao. -Vật tư: Táp lô, dây dẫn, ốc vít, Panel . Dựa vào điện áp và dòng điện làm việc của các thiết bị và khí cụ để chọn. Dùng VOM và mắt thường quan sát tình trạng của các thiết bị và khí cụ. + Bước 2: Bố trí và cố định các thiết bị: Bố trí các thiết bị lên bảng táplô sao cho thật ngay ngắn, chặt chẽ, hợp lý về khoảng cách sao cho khi đi dây gọn nhất (kể cả đi dây điều khiển lẫn động lực) sau đó dùng đinh vít định vị các thiết bị lên bảng táplô +Bước 3: Đấu dây: Dựa vào sơ đồ nguyên lý tiến hành đấu dây. -Đấu dây mạch điều khiển bắt đầu tiến hành đấu dây từ nút ấn, dây đều khiển từ nút ấn đi ra ta luôn đấu sao cho tối thiểu nhất nếu có thể mà không ảnh hưởng đều sự tác động của sơ đồ 39 Hình 3.2 Sơ đồ đấu dây mạch động lực -Đấu dây mạch động lực :Dùng dây dẫn 3 pha từ sau CB đấu vào 3 đầu của 3 tiếp điểm động lực K1 ( phía không có rơ le nhiệt) sau đó đấu qua K2, từ sau K2 đấu về sau K1 ( chú ý đảo pha) sau đó từ rơ le nhiệt nhiệt đầu vào 3 đầu dây của động cơ. +Bước 4: Kiểm tra lại mạch: Tương tự như cách kiểm tra mạch khởi động từ đơn nhưng cần kiểm tra thêm bảo vệ liên động. +Bước 5: Đóng điện vào mạch cho vận hành Nếu các điều kiện an toàn đã đảm bảo ta đóng điện cấp nguồn cho mạch điện vận hành. Bảng 3.1 Những sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục TT Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Khi đóng CB, ấn nút ON1,ON2 mạch không hoạt động. Thường do không có nguồn, tiếp xúc các tiếp điểm không tốt dây dẫn bị đứt hoặc do tiếp điểm của RN chưa đóng. Kiểm tra và đấu lại 2 Mạch điều khiển làm việc tốt nhưng động cơ không quay - Đấu sai mạch động lực. - Đấu dây mạch động lực tiếp xúc không tốt - Chưa cấp nguồn cho mạch động lực. Kiểm tra và đấu lại tiếp điểm 3 Khởi động động cơ chạy nhưng phát ra tiếng kêu lớn Đấu dây mạch động lực không chặt dẫn đến mất pha cấp vào động cơ. Kiểm tra lại mạch động lực và đấu nối lại cho chắc chắn 40 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 3. 1 Thiết kế và lắp đặt mạch điện thỏa mãn yêu cầu công nghệ sau: - Nhấn nút MT động cơ quay theo chiều thuận, đồng thời đèn xanh sáng báo chế độ quay thuận. - Nhấn nút Mn động cơ quay theo chiều nghịch, đồng thời đèn vàng sáng báo chế độ quay ngược. - Để đảo chiều quay từ tuận sang ngịch và ngược lại phải qua nút dùng - Nếu có sự cố quá tải thì RN tác động, đèn đỏ sáng báo có sự cố - Bảo vệ ngắn mạch qua CB - Mạch có hệ thống đo lường dòng điện, điện áp và có các đèn tín hiệu nguồn. 3.2. Giải thích nguyên lý tác động của mạch điện sau: Với HCN, HCT là 2 công tắc hành trình giới hạn di chuyển của xe. 41 BÀI 4: MẠCH ĐIỆN MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA RÔTO LỒNG SÓC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỔI NỐI SAO- TAM GIÁC Giới thiệu Trong quá trình vận hành điều khiển các thiết bị điện hoạt động, với việc đảm bảo quá trình vận hành vận hành và làm việc an toàn cho động cơ thì cần có các biện pháp khởi động để hạn chế dòng điện cho động cơ. Bài học này cung cấp cho người học kiến thức, kỹ năng lắp đặt, đấu nối và vận hành mạch khởi động động cơ bằng phương pháp đổi nối sao- tam giác. Mục tiêu: - Trình bày được chức năng của các khí cụ trong sơ đồ mạch điện điều khiển mở máy động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc bằng phương pháp đổi nối sao- tam giác - Phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển mở máy động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc bằng phương pháp đổi nối sao- tam giác - Lắp đặt, vận hành được mạch điện điều khiển mở máy động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc bằng phương pháp đổi nối sao- tam giác an toàn, đúng yêu cầu kỹ thuật - Sửa chữa được các hư hỏng thường gặp khi lắp đặt và vận hành mạch điện Nội dung chính: 1. Sơ đồ nguyên lý - CB: Cầu dao đóng cắt và bảo vệ mạch điện; - CC: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển; - D, MT, MN: Các nút ấn dừng, mở thuận và mở ngựơc; - T và N: Công tắc tơ khống chế quay thuận và quay ngược; - RTZ : Rơle thời gian khống chế quá trình khởi động; - K1: công tắc tơ nối cuộn dây stato hình sao; - K2: CTT nối cuộn dây stato hình tam giác; - RN: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ. 42 2. Nguyên lý hoạt động: Đóng CBcấp điện cho mạch. Muốn động cơ quay theo chiều thuận ấn MT, công tắc tơ T có điện, các tiếp điểm T (3-4) và T(2-9) đóng lại để tự duy trì và cấp điện cho RTZ và K1. Các tiếp điểm T và K1 ở mạch động lực đóng lại, động cơ khởi động theo chiều thuận với cuộn dây stato được nối hình sao. Sau thời gian chỉnh định của RTZ, tiếp điểm thường kín mở chậm RTZ (9- 11) mở ra, K1 mất điện mở các tiếp điểm K1 ở mạch động lực ra. Đồng thời tiếp điểm thường hở đóng chậm RTZ (9-13) đóng lại cấp điện cho công tắc tơ K2. K2 có điện đóng tiếp điểm K2 (9-13) lại để tự duy trì, mở tiếp điểm K2 (9- 10) cắt điện RTZ, tiếp điểm K2 (11-12) mở ra tránh K1 tác động trở lại khi RTZ mất điện. Đồng thời các tiếp điểm K2 ở mạch động lực đóng lại, động cơ tiếp tục khởi động và làm việc với cuộn dây stato được đấu hình tam giác. Muốn động cơ quay theo chiều ngược, ấn MN, N có điện động cơ được nối vào lưới với thứ tự đảo 2 pha. Quá trình khởi động tương tự như khi ta cho quay theo chiều thuận. Hình 4.1 Mạch khởi động bằng đổi nối sao- tam giác. 6 7 8 1 2 3 4 5 15 16 Đ T D N RN N T MN T N CC 9 10 MT N T RTZ K2 11 12 RTZ K2 K1 K2 RTZ K2 13 14 K1 K1 K2 RN N T L1 L2 L3 CB 43 Muốn dừng động cơ ấn D, T (hoặc N), K2 mất điện động cơ được cắt ra khỏi lưới và dừng tự do. 3. Lắp đặt mạch điện. Yêu cầu: Lắp đặt được mạch mở máy bằng đổi nối Sao – Tam giác hoàn chỉnh đảm bảo mạch hoạt động tốt, đảm bảo an toàn. Trình tự thực hiện: + Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và lựa chọn thiết bị, vật tư: - Dụng cụ: Kìm(cắt, tuốt dây),tuốt nơ vít(dẹt, bốn chấu), VOM. - Thiết bị: Contactor, nút ấn, rơle nhiệt, rơle thời gian, , động cơ 3 pha Sao- tam giác 660V/380V, cầu dao/ CB. -Vật tư: Táp lô, dây dẫn, ốc vít . Dựa vào điện áp và dòng điện làm việc của các thiết bị và khí cụ để chọn. Dùng VOM và mắt thường quan sát tình trạng của các thiết bị và khí cụ. + Bước 2: Bố trí và cố định các thiết bị: Bố trí các thiết bị lên bảng táplô sao cho thật ngay ngắn, chặt chẽ, hợp lý về khoảng cách sao cho khi đi dây gọn nhất (kể cả đi dây điều khiển lẫn động lực) sau đó dùng đinh vít định vị các thiết bị lên bảng táplô. +Bước 3: Đấu dây: Dựa vào sơ đồ nguyên lý tiến hành đấu dây. - Mạch điều khiển : Xác định đúng vị trí cần đấu, đấu chắc chắn không bavia, đấu dây gọn gàng không chồng chéo - Mạch động lực : Xác định đúng các tiếp điểm mạch động lực,đấu chắc chắn không bavia, đấu dây gọn gàng không chồng chéo +Bước 4: Kiểm tra lại mạch: Dùng đông hồ VOM để kiểm tra lại mạch điều khiển: - Chuyển thang đo của đồng hồ về thang đo điện tra (Rx10 hoặcRx100), đặt hai đầu que đo của VOM vào hai đầu nguồn mạch điều khiển và quan sát. - Nếu đồng hồ lên mạch bị bị sự cố . - Nếu kim đồng hồ không lên thì chúng ta lần lượt điều khiển và kiểm tra mạch nếu có sự cố thì tiến hành sửa chữa. Kiểm tra mạch động lực: Lần lượt đặt hai que đo vào trước các tiếp điểm mạch động lực, nhấn cưỡng bức contactor để kiểm tra sự thông mạch của các pha. Nếu kim chỉ thị giá trị điện trở cuộn dây stator thì mạch tốt; Nếu kim chỉ R= ∞, ta phải chia mạch ra các đoạn để kiểm tra, sữa chữa vì hở mạch, nếu dây đứt thì thay dây, nếu tiếp điểm không tiếp xúc thì sữa chữa lại tiếp điểm. Nếu kim chỉ R= 0, kiểm tra lại chạm chập nối tắt dẫn đến ngắn mạch. +Bước 5: Đóng điện vào mạch cho vận hành 44 Nếu mạch đảm bảo các yêu cầu về an toàn cho người và thiết bị thì cấp điện vận hành. Bảng 4.1: Nguyên nhân sai hỏng và biện pháp khắc phục TT Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Mạch không hoạt động - Chưa cấp nguồn cho mạch - Các dây tiếp xúc không tốt Kiểm tra, đóng điện cho mạch. Đấu lại 2 Khởi động động cơ chạy nhưng phát ra tiếng kêu lớn Đấu dây mạch động lực không chặt dẫn đến mất pha cấp vào động cơ. Kiểm tra lại mạch động lực và đấu nối lại cho chắc chắn 3 Khởi động động cơ chạy nhưng tốc độ động cơ không thay đổi Chưa cài đặt thời gian cho rơ le, hoặc tiếp điểm rơ le thời gian bị hỏng Cài đặt thời gian cho rơ le, kiểm tra lại tiếp điểm CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Phân tích nguyên lý hoạt động của mach điều khiển 2 cấp tốc độ động cơ sau: Hình 4.2 Mạch điều khiển 2 cấp tốc độ kiểu ( - YY)  Myy  Yy1 Yy2 M yy yy  1 3 5 7 9 11 13 15 2 d 3  Yy1 Yy2 Yy2 A1 x1 A2 x2 45 BÀI 5: MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TUẦN TỰ HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA RÔTO LỒNG SÓC Giới thiệu : Hiện nay, nhu cầu điều khiển và vận hành dây chuyền sản xuất cũng như điều khiển các loại động cơ 3 pha ứng dụng rất nhiều trong các nhà máy. Do đó, bài học này trang bị cho người học những kiến thức, kỹ năng sơ đồ nguyên lý cơ bản về quá trình lắp đặt và điều khiển, vận hành hệ thống các động cơ trong các dây chuyền sản xuất. Mục tiêu : - Trình bày được chức năng của các khí cụ trong sơ đồ mạch điện điều khiển tuần tự hệ thống động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc - Phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển tuần tự hệ thống động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc - Lắp đặt, vận hành được mạch điện điều khiển tuần tự hệ thống động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc đảm bảo an toàn, đúng yêu cầu kỹ thuật - Sửa chữa được các hư hỏng thường gặp khi lắp đặt và vận hành mạch điện Nội dung chính : 1.Sơ đồ nguyên lý. -CD: Cầu dao đóng cắt mạch điện. RN1 RN2 Đ1 RN1 K1 CC1 CD K2 Đ2 RN2 RTZ 4 K2 CC2 D RTZ 1 2 3 M RTZ K1 D Hình 5.1 Mạch điều khiển khởi động tuần tự 2 động cơ 46 -CC1, CC2: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch -D, M: Các nút ấn dừng, mở máy. -K1, K2: Các công tắc tơ khống chế chiều quay động cơ . -RTZ : Rơ le khống chế quá trình khởi động của ĐC2 . -RN: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ. -Đ1, Đ2 : Động cơ KĐB ba pha rôto lồng sóc. 2. Nguyên lý hoạt động Cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển. Muốn các động cơ lam việc ta nhấn M côngtăctơ có điện tác động cấp điện cho đông cơ ĐC1 lam việc đông thời rơle thời gian có điện sau một thời gian chỉnh định rơle tác động cấp điện cho công tăc tơ K2 , công tăc tơ K2 tác động đóng điện cho động cơ ĐC2 lam việc. Muốn dừng động cơ, nhấn nút D, các công tắc tơ mất điện, động cơ được cắt ra khỏi nguồn và dừng tự do. 3.Lắp đặt mạch điện. Yêu cầu: Lắp đặt được mạch khởi động tuần tự hoàn chỉnh đảm bảo mạch hoạt động tốt, đảm bảo an toàn. Trình tự thực hiện: + Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và lựa chọn thiết bị, vật tư: - Dụng cụ: Kìm(cắt, tuốt dây),tuốt nơ vít(dẹt, bốn chấu), VOM. - Thiết bị: KĐT kép, nút ấn, động cơ 3 pha, cầu dao, timer. -Vật tư: Táp lô, dây dẫn, ốc vít . Dựa vào điện áp và dòng điện làm việc của các thiết bị và khí cụ để chọn. Dùng VOM và mắt thường quan sát tình trạng của các thiết bị và khí cụ. + Bước 2: Bố trí và cố định các thiết bị: Bố trí các thiết bị lên bảng táplô sao cho thật ngay ngắn, chặt chẽ, hợp lý về khoảng cách sao cho khi đi dây gọn nhất (kể cả đi dây điều khiển lẫn động lực) sau đó dùng đinh vít định vị các thiết bị lên bảng táplô +Bước 3: Đấu dây: Dựa vào sơ đồ nguyên lý tiến hành đấu dây. -Đấu dây mạch điều khiển bắt đầu tiến hành đấu dây từ nút ấn, dây đều khiển từ nút ấn đi ra ta luôn đấu sao cho tối thiểu nhất nếu có thể mà không ảnh hưởng đều sự tác động của sơ đồ -Đấu dây mạch động lực : +Bước 4: Kiểm tra lại mạch Quy trình và hướng dẫn kiểm tra mạch tương tự như đối với mạch điện điều khiển động cơ quay 1 chiều. +Bước 5: Đóng điện vào mạch cho vận hành nếu các điều kiện an toàn đã đảm bảo ta đóng điện cấp nguồn cho mạch điện vận hành 47 Các sai hỏng thường gặp hiện tượng nguyên nhân và biện pháp khắc phục Bảng 5.1: Nguyên nhân sai hỏng, biện pháp khắc phục TT HIỆN TƯƠNG NGUYÊN NHÂN BIỆN PHÁP KHĂC PHỤC 1 -Mạch không hoạt động -Chưa có điện áp nguồn Các mối nối tiếp xúc không tốt -Kiểm tra lai nguồn -Kiểm tra lại các mối nối 2 -Mạch không duy trì -Chưa đấu tiếp điểm duy trì - Kiểm tra, đấu lại 3 - Động cơ 2 không hoạt động - Rơ le thời gian không tác động . -Kiểm tra. đấu lại 4 Khởi động động cơ chạy nhưng phát ra tiếng kêu lớn Đấu dây mạch động lực không chặt dẫn đến mất pha cấp vào động cơ. Kiểm tra lại mạch động lực và đấu nối lại. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1.Phân tích nguyên lý hoạt động của mạch điện sau : 2.Phân tích nguyên lý hoạt động của mạch điện sau : Hình 5.2 Mạch điều khiển khởi động tuần tự 2 động cơ 48 Hình 5.3 Mạch điều khiển tuần tự 2 động cơ 49 BÀI 6 : MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ 1 PHA Giới thiệu: Dòng động cơ 1 pha này được sử dụng rộng rãi trong dân dụng và công nghiệp như đồng hồ, máy giặt, tủ lạnh, máy bơm, quạt, và các vật dụng đồ điện có động cơ công suất nhỏ khác. Cấu tạo và nguyên lý của động cơ 1 pha có nhiều nét tương đồng với động cơ 3 pha không đồng bộ. Mục tiêu: - Giải thích được ứng dụng thực tế của mạch điện điều khiển đảo chiều động cơ 1 pha - Phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển đảo chiều động cơ 1 pha - Lắp đặt, vận hành được mạch điện điều khiển đảo chiều động cơ 1 pha đảm bảo an toàn, đúng yêu cầu kỹ thuật - Sửa chữa được các hư hỏng thường gặp khi lắp đặt và vận hành mạch điện Nội dung chính: 1. Sơ đồ nguyên lý - CB: Ap tô mát đóng ngắt và bảo vệ mạch điện. - CC: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển. - RN: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ . -D, MT, MN: Các nút dừng, mở thuận và mở ngựơc. -T và N: Các công tắc tơ khống chế quay thuận và quay ngược. -HT1,HT2: Tiếp điểm của các công tắc hành trình khống chế hành trình làm việc. Khi cửa di chuyển đến đúng vị trí, các công tắc hành trình HT1 hoăc HT2 bị tác động làm động cơ dừng lại chính xác đảm bảo an toàn. 50 2. Nguyên lý hoạt động Đóng CB cấp nguồn cho mạch. Mở máy thuận (ứng với hành trình mở cửa). Nhấn MT,công tắc tơ T có điện tác động và tự giữ, động cơ được đóng vào lưới khởi động và quay theo chiều thuận , thực hiện hành trình mở cửa. Khi cửa đi hết hành trình thì tiếp điểm hành trình HT1 bị tác động mở ra làm công tắc tơ T mất điện, động cơ được cắt ra khỏi nguồn và dừng. Mở máy ngược (ứng với hành trình đóng cửa). Nhấn MN, công tắc tơ N có điện tác động và tự giữ , động cơ được đóng vào lưới khởi động và quay theo chiều ngược, thực hiện hành HT1 t HT2 T D MT N RN N T MN T N CC 1 2 3 5 6 7 8 4 LV KĐ K C T N CB RN LV LV KĐ K C T N CB RN Hình 6.1: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ KĐB một pha 51 trình đóng cửa. Khi cửa đi hết hành trình thì tiếp điểm hành trình HT2 bị tác động mở ra làm công tắc tơ N mất điện, động cơ được cắt ra khỏi nguồn và dừng. Khi cửa đang di chuyển, muốn dừng , ấn D, công tắc tơ T hoặc N mất điện, động cơ được cắt ra khỏi nguồn, cửa dừng ở vị trí mong muốn. 3. Lắp đặt mạch điện. 3.1. Yêu cầu: Lắp đặt được mạch điều khiển động cơ KĐB một pha hoàn chỉnh đảm bảo mạch hoạt động tốt, đúng thời gian và đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. 3.2. Trình tự thực hiện: + Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và lựa chọn thiết bị, vật tư: - Dụng cụ: Kìm(cắt, tuốt dây),tuốt nơ vít(dẹt, bốn chấu), VOM. Dựa vào điện áp và dòng điện làm việc của các thiết bị và khí cụ để chọn. Dùng VOM và mắt thường quan sát tình trạng của các thiết bị và khí cụ. + Bước 2: Bố trí và cố định các thiết bị: Bố trí các thiết bị lên bảng táplô sao cho thật ngay ngắn, chặt chẽ, hợp lý về khoảng cách sao cho khi đi dây gọn nhất (kể cả đi dây điều khiển lẫn động lực) sau đó dùng đinh vít định vị các thiết bị lên bảng táplô. +Bước 3: Đấu dây: Dựa vào sơ đồ nguyên lý tiến hành đấu dây. -Mạch điều khiển : Yêu cầu: Xác định đúng vị trí cần đấu, đấu chắc chắn không bavia, đấu dây gọn gàng không chồng chéo. Mạch động lực : Yêu cầu: Xác định đúng các tiếp điểm mạch động lực,đấu chắc chắn không bavia, đấu dây gọn gàng không chồng chéo +Bước 4: Kiểm tra lại mạch: Dùng đông hồ VOM để kiểm tra lại mạch - Chuyển thang đo của đồng hồ về thang đo điện tra (Rx10 hoặcRx100), đặt hai đầu que đo của VOM vào hai đầu nguồn mạch điều khiển và quan sát. - Nếu đồng hồ lên mạch bị bị sự cố . - Nếu kim đồng hồ không lên thì chúng ta lần lượt điều khiển và kiểm tra mạch nếu có sự cố thì tiến hành sửa chữa. Kiểm tra mạch động lực: 52 Lần lượt đặt hai que đo vào trước các tiếp điểm mạch động lực, nhấn cưỡng bức contactor để kiểm tra sự thông mạch của các pha. +Bước 5: Đóng điện vào mạch cho vận hành Nếu các điều kiện an toàn đã đảm bảo ta đóng điện cấp nguồn cho mạch điện vận hành 3.3. Những sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục. TT Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục Dụng cụ 1 Động cơ không đảo chiều Do chưa đảo dây nối giữa dây làm việc và dây khởi động. Đấu đổi các đầu day nối trên tiếp điểm động lực T và N theo đúng sơ đồ - VOM, tuốc nơ vít CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Vẽ mạch điện điều khiển 1 động cơ KĐB 1 pha từ 2 nơi với yêu cầu sau : - Muốn điều khiển động cơ tại vị trí 1: Nhấn M1: động cơ DC chạy, nhấn D1 (hoặc D2) động cơ DC dừng. - Muốn điều khiển động cơ tại vị trí 2: Nhấn M2: động cơ DC chạy, nhấn D2 (hoặc D1) động cơ DC dừng. - Mạch được bảo vệ quá tải và ngắn mạch 2. Vẽ mạch điện điều khiển 2 động cơ KĐB 1 pha ( DC1, DC2) hoạt động tuần tự với yêu cầu sau : - Nhấn M: động cơ DC1 chạy, sau thời gian DC2 chạy. - nhấn D: 2 động cơ dừng - Mạch có chế độ bảo vệ quá tải và ngắn mạch 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Quang Hồi, Trang bị điện - điện tử máy gia công kim loại, NXB Giáo dục 1996. [2] Vũ Quang Hồi, Trang bị điện - điện tử công nghiệp, NXB Giáo dục 2000 [3] Bùi Quốc Khánh, Hoàng Xuân Bình, Trang bị điện – điện tử tự động hóa cầu trục và cần trục, Nxb KHKT 2006 [4] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Văn Liễn, Truyền động điện, Nxb KHKT 2006 [5] Nguyễn Đức Lợi, Giáo trình chuyên ngành điện tập 1,2,3,4, NXB Thống kê 2001