Giáo trình môn Khí cụ điện

- Quá trình tiền hồ quang (tp). - Quá trình sinh ra hồ quang (ta) Quá trình tiền hồ quang : giả sử tại thời điểm t 0 phát sinh sự quá dịng, trong khoảng thời gian tp làm nĩng chảy cầu chì và phát sinh ra hồ quang điện. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 81 Hình 3.15 : Giản đồ thời gian của quá trình phát sinh hồ quang Quá trình tiền hồ quang : giả sử tại thời điểm t0 phát sinh sự quá dịng, trong khoảng thời gian tp làm nĩng chảy cầu chì và phát sinh ra hồ quang điện. Khoảng thời gian này phụ thuộc vào giá trị dịng điện tạo nên do sự cố và sự cảm biến của cầu chì . Quá trình phát sinh hồ quang : tại thời điểm tphồ quang sinh ra cho đến thời điểm tt mới dập tắt tồn bộ hồ quang. Trong suốt quá trình này, năng lượng sinh ra do hồ quang làm nĩng chảy các chất làm đầy tại mơi trường hồ quang sinh ra; điện áp ở hai đầu cầu chì hồi phục lại, mạch điện được ngắt ra. 3.4.3. Tính chọn cầu chì - Đối với một thiết bị Idc > Itt Idc: dòng điện định mức của dây chảy, (A hoặc KA) Itt: dòng điện của phụ tải tính toán, (A hoặc KA) Dòng điện tiền hồ quang Dòng điện trong quá trình hồ quang tp Ip tt to I I Thời gian tiền hồ quang Thời gian sinh hồ quang Toàn bộ quá trình t Dòng điện phỏng đoán Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 82 - Đối với nhiều thiết bị:    n 1i iđtdc IKI (3.4) Kđt: hệ số đồng thời.   n 1i i I : tổng dòng điện thứ I, (A hoặc KA) - Chọn cầu chì cho mạng điện nhà Idc > (1,25  1,3) Itt (3.5) - Đối với phụ tải không ổn định, chọn dây chảy cho một thiết bị C I I kđ dc  (3.6) Ikđ: dòng điện khởi động của động cơ, (A hoặc KA). C: là hệ số phụ thuộc vào tải, đối với tải lớn, thời gian động cơ khởi động lâu chọn C = 1,6  2. - Đối với phụ tải là động cơ khởi động không tải hay tải nhẹ, thời gian khởi động nhanh: thì chọn C = 2,5  3. - Đối với phụ tải không ổn định và nhiều thiết bị: C IKI I 1n 1i iđtmaxkđ dc      (3.7) Ikđmax: dòng điện khởi động max (tức dòng của một động cơ có công suất lớn nhất trong nhóm thiết bị).    1n 1i i I : tổng dòng điện định mức của n – 1 thiết bị, (A hoặc KA). 3.4.4. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng - Dây chảy bị đứt, do bị ngắn mạch - Không tiếp tốt (tiếp xúc hờ) do tiếp điểm bị oxy hóa, mối nối dây chảy và tiếp điểm không tốt Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 83 3.5. Thiết bị chống rò (ELCB) Aùptômát chống rò điện (ELCB), chống trường hợp khi chạm vào vỏ thiết bị, đường dây bị rò điện, sử dụng các thiết bị ELCB hoặc RCD để bảo vệ con người cũng như sự cố hỏa hoạn, thực tế của ELCB hoặc RCD là một CB ngoài nhiệm vụ đóng cắt mạch điện, bảo vệ mạch điện khi có sự cố quá tải, ngắn mạch, sụt áp còn bảo vệ được hiện tượng rò điện. 3.5.1. Cấu tạo Hình 3.16: Sơ đồ ELCB một pha ELCB cấu tạo gồm có 1 CB và bộ phận chống rò điện - Bộ phận chống rò điện bao gồm cuộn dây, lõi thép, bộ phận khuếch đại, cơ cấu tác động. - Lõi thép thường sử dụng lõi thép hình xuyến là loại thép ferrit có độ từ thẩm rất cao, trên lõi thép có quấn hai hay ba cuộn dây có dòng điện chạy trực tiếp qua phụ tải và cuộn dây cảm ứng liên kết với bộ phận khuếch đại. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 84 - Bộ phận khuếch đại đó là mạch điện tử có chức năng khuếch đại điện áp và dòng điện từ cuộn dây cảm ứng, dựa vào giá trị dòng điện khuếch đại để so sánh với dòng điện chuẩn để tác động cơ cấu tác động. 3.5.2. Nguyên lý hoạt động - Trạng thái bình thường khi đóng ELCB không có dòng điện rò hay chạm mạch thì từ thông tổng trên lõi thép bằng không ( vì Ip = In hoặc IA + IB + IC = In= 0 ) có dòng điện chạy qua ELCB cung cấp điện cho phụ tải. - Khi có dòng điện rò hoặc bị chạm mass, người chạm phải khi đó dòng điện trên dây pha và dây trung tính khác nhau IT = IP – IN do đó có từ thông trên lõi thép hình xuyến (từ thông chính trong lõi thép khác 0), làm xuất hiện sức điện động cảm ứng trên cuộn dây, trị số điện áp và dòng điện này được đưa sang bộ phận khuếch đại để khuếch đại điện áp và dòng điện. Bộ khuếch đại so sánh dòng điện rò so với dòng điện chuẩn; nếu dòng rò có giá trị bằng hoặc lớn hơn dòng điện chuẩn, mạch khuếch đại xuất tín hiệu tác động cơ cấu bảo vệ tác động vào cuộn dây rơ le trung gian làm mở tiếp điểm chính của ELCB cắt mạch điện. 3.5.3. Tính chọn thiết bị chống rò - Khi lắp ELCB trên mạng điện cần chú ý đến dòng điện tác động ghi trên ElCB và điện áp sử dụng. - Đối với ELCB một pha nên mắc đúng dây pha và dây trung tính. - Đối với ELCB bảo vệ cho con người chống bị điện giật chọn I tác động từ (10  30) mA. Nếu bảo vệ chống hỏa hoạn chọn Itđ > 30mA. - Đối ELCB tổng nên chọn Itđ > 30mA để tránh hiện tượng phiền tối do sét trên đường dây ở xa, hoặc do rò điện ở cấp dưới ELCB tổng. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 85 Hình 3.17: Hình dạng của ELCB 3.6. Biến áp đo lường 3.6.1. Máy biến điện áp (BU) - Máy biến điện áp (máy biến áp đo lường), có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ trị số cao xuống trị số thấp phục vụ cho đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa. - Điện áp thứ cấp của máy biến điện áp là 100 V. Máy biến áp đo lường có tác dụng cung cấp điện cho mạch đo lường, bảo vệ vừa có tác dụng ngăn các dụng cụ đo và rơle tiếp xúc với điện áp cao, bảo vệ an toàn cho người vận hành. Vì vậy phía thứ cấp của máy biến áp đo lường phải luôn nối đất. - Máy biến áp đo lường với điện áp từ 35 KV trở xuống có cấu tạo giống với máy biến áp điện lực thông thường, chỉ khác ở kích thước và công suất bé. Máy biến áp đo lường với điện áp từ 110 KV trở lên có cấu tạo đặc biệt. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 86 - Máy biến áp đo lường phân thành các loại: theo làm mát loại có dầu và loại khô; theo số pha có loại một pha và ba pha; theo ví trí lắp đặt có loại trong nhà và loại ngoài trời. Hình 3.18: Máy biến áp đo lường một pha kiểu dầu, dùng trong nhà, điện áp sơ cấp 10 KV Hình 3.19: Máy biến điện áp dầu ba pha 1. Đầu ra cuộn hạ áp; 2. Đầu ra cuộn cao áp; 3. Thùng dầu - Máy biến áp đo lường được chọn theo điện áp (sơ cấp), cấp chính xác, phụ tải thứ cấp, kiểu loại. Theo điều kiện phụ tải thứ cấp, khi chọn phải thỏa mãn điều kiện: S2đmpha  S2pha S2đmpha : công suất định mức một pha của phía thứ cấp máy biến áp đo lường. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 87 S2pha: phụ tải thứ cấp một pha, phụ thuộc cách nối dụng cụ đo và rơle vào máy biến áp đo lường. 3.6.2. Máy biến dòng điện (BI) - Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ trị số lớn xuống trị số nhỏ để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa. Thường dòng điện định mức thứ cấp của máy biến dòng là 5A (có những trường hợp đặc biệt 1A hay 10 A), dù rằng dòng điện định mức sơ cấp có thể bằng bao nhiêu. Về nguyên lý, máy biến dòng điện cũng giống như máy biến áp điện lực, nó có những đặc điểm sau: - Cuộn dây sơ cấp của biến dòng được mắc với mạng điện, có số vòng dây ít, tiết diên dây lớn, (đối với dòng điện sơ cấp < 600 A thì sơ cấp chỉ có một vòng dây). Cuộn dây thứ cấp số vòng dây nhiều hơn, tiết diện nhỏ, tổng trở thứ cấp của máy biến dòng rất nhỏ, có thể xem máy biến dòng luôn làm việc trong tình trạng ngắn mạch. Để đãm bảo an toàn cho người vận hành, cuộn thứ cấp máy biến dòng phải được nối đất. Hình 3.20: Máy biến dòng kiểu 1 vòng dây (xuyên tường), điện áp 10 KV, I = 1000 A. 1. Thanh cái; 2. Sứ; 3. Vỏ; 4. Đầu ra dây của cuộn thứ cấp; 5. Đế dùng để lắp đặt; 6. Mũ ốc dùng để nối với thiết bị khác Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 88 Hình 3.21: Máy biến dòng kiểu một vòng dây (Kiểu thanh cái) 1. Đầu ra của cuộn thứ; 2. Kẹp để giữ thanh cái; 3. Lỗ xuyên thanh cái; 4. Đế; 5. Vỏ; 6. Sứ cách điện - Theo số vòng dây của cuộn sơ cấp có thể phân ra máy biến dòng thành loại một vòng và nhiều vòng dây. Theo cách lắp đặt có thể phân thành loại xuyên tường và loại đặt trên giá đỡ. Máy biến dòng loại một vòng có kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ hơn so với loại nhiều vòng, tính ổn định khá cao lúc ngắn mạch, khuyết điểm là khi dòng qua cuộn sơ cấp nhỏ thì sai số lớn. Hình 3.22: Máy biến dòng nhiều vòng, U = 1 KV, I = 100 A 1. Cuộn sơ cấp; 2. Sứ cách điện; 3. Đầu ra của cuộn sơ cấp; 4. Bulon để nối với thanh cái; 5. Đầu ra của cuộn thứ cấp; 6. Đầu nối; 7. Lõi thép; 8. Đế Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 89 Hình 3.23: Máy biến áp nhiều vòng dây, U = 10 KV, I = 100 A 1. Sứ cách điện; 2. Vỏ; 3. Đầu ra của cuộn thứ cấp; 4. Đế; 5. Nắp; 6. Đầu ra của cuộn sơ cấp Khi chọn máy biến dòng phải quan tâm tới phụ tải thứ cấp của máy để đảm bảo cho máy làm việc với độ chính xác đã định, điều kiện phải thỏa: S2đm  S2tt Trong đó: S2đm: Phụ tải định mức S2tt: Phụ tải tính toán phía thứ cấp. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 90 CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Nêu cấu tạo và ứng dụng của nam châm điện? 2. Trình bày nguyên lý hoạt động của nam châm điện? 3. Rơle điện từ là gì? Nêu phân loại và cấu tạo rơle điện từ? 4. Nêu ứng dụng và cấu tạo của rơle dòng điện? 5. Trình bày các thông số kỹ thuật của rơle dòng điện? 6. Nêu ứng dụng và cấu tạo của rơle điện áp? 7. Trình bày các thông số kỹ thuật của rơle điện áp? 8. Rơle nhiệt là gì? Nêu cấu tạo và nguyên lý làm việc của rơle nhiệt? 9. Định nghĩa cầu chì? Nêu cấu tạo của cầu chì? 10. Nêu chức năng và nguyên lý làm việc của thiết bị chống rò (ELCB)? 11. Nêu nhiệm vụ và đặc điểm của máy biến điện áp? 12. Nêu nhiệm vụ và đặc điểm của máy biến dòng điện? Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 91 CHƯƠNG 4 : KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN Mục tiêu: - Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại khí cụ điện điều khiển thường dùng trong cơng nghiệp và dân dụng. - Tính chọn được các loại khí cụ điện điều khiển thơng dụng theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể. - Phán đốn và sửa chữa hư hỏng các loại khí cụ điện bảo vệ đạt các thơng số kỹ thuật và đảm bảo an tồn. 4.1. Công-tắc-tơ - Công-tắc-tơ là thiết bị khí cụ điện kết hợp với một số thiết bị, khí cụ điện khác như nút nhấn, công tắc dùng để đóng cắt mạch điện từ xa, thao tác bằng tay hay tự động các mạch điều khiển và mạch động lực có tải làm việc đến điện áp 600V và dòng điện lớn đến 1000A. - Công-tắc-tơ có hai vị trí (hai trạng thái) đóng và cắt, được chế tạo có số lần đóng cắt lớn, tần số đóng, cắt có thể đến 1500lần/1giờ. *) Phân loại Công-tắc-tơ hạ áp thường dùng là kiểu không khí, được phân ra nhiều loại như sau: - Theo nguyên lý truyền động có công-tắc-tơ kiểu điện từ (truyền điện bằng lực hút điện từ), kiểu hơi ép, kiểu thủy lực, thông thường gặp là công-tắc-tơ kiểu điện từ. - Theo dạng dòng điện có phân ra công-tắc-tơ điện một chiều và công-tắc-tơ điện xoay chiều. *) Các yêu cầu cơ bản - Điện áp định mức Uđm: là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng cắt. Điện áp định mức có các cấp 110 V, 220 V, 440 V một chiều Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 92 và 127 V, 220 V, 380 V, 500 V xoay chiều. Cuộn dây của công-tắc-tơ (cuộn hút) có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85 đến 105 % điện áp định mức của cuộn dây. Thực tế điện áp của cuộn dây chế tạo: 110 V, 127 V, 200 V, 220 V, 240 V, 380 V, 400 V. - Dòng điện định mức Iđm: là dòng điện định mức đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn, lâu dài, nghĩa là ở trong chế độ này, thời gian công-tắc- tơ ở trạng thái đóng không quá 8 giờ. Dòng điện hạ áp của công-tắc-tơ hạ áp thông dụng có các cấp: 10 A, 20 A, 25 A, 40 A, 60 A, 75A, 100 A, 150 A, 250 A, 300 A, 600 A. Công-tắc-tơ đặt trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10 % vì làm mát kém. Trong chế độ làm việc dài hạn, dòng điện cho phép qua công-tăc- tơ còn phải lấy thấp hơn nữa so với dòng định mức. - Khả năng cắt và khả năng đóng: là dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính khi cắt hay khi đóng mạch. Ví dụ một công-tắc-tơ xoay chiều dùng để khởi động động cơ ba pha rotor lồng sóc cần phải có khả năng đóng từ (4 7) Iđm. Khả năng cắt đối với công-tắc-tơ điện xoay chiều đạt bội số đến 10 lần dòng điện định mức với phụ tải điện cảm. - Tuổi thọ của công-tắc-tơ: được tính bằng số lần đóng, mở, sau số lần đóng mở ấy công-tắc-tơ không sử dụng được nữa. Sự hư hỏng của nó có thể có thể mất độ bền cơ khí hay độ bền điện. Độ bền cơ khí được xác định bởi số lần đóng cắt không tải công-tắc-tơ, những công-tắc-tơ hiện đại đạt tuổi thọ cơ khí (10  20) triệu lần thao tác. Độ bền điện được xác định bởi số lần đóng cắt các tiếp điểm có tải định mức, hiện nay có công-tắc-tơ đạt tuổi thọ 3 triệu lần thao tác. - Tần số thao tác: là số lần đóng, cắt công-tắc-tơ trong một giờ, tần số thao tác bị hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp điểm chính do hồ quang. Tần số thao tác có các cấp 30, 100, 120, 150 lần/h, 300, 600, 1200, 1500 lần/h. Tuỳ theo chế độ công tác của động cơ điện trong các máy sản xuất mà chọn công-tắc-tơ có số lần thao tác thích hợp, ví dụ ở máy công cụ chọn 300 lần/h. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 93 - Tính ổn định lực điện động: công-tắc-tơ có tính ổn định lực điện động nghĩa là tiếp điểm chính của nó cho phép dòng điện lớn nhất đi qua mà lực điện động không làm tách rời tiếp điểm. Thường quy định dòng thử lấy 10 lần dòng điện định mức (10 Iđm). - Tính ổn định nhiệt: công-tắc-tơ có tính ổn định nhiệt nghĩa là khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua trong một khoảng thời gian cho phép, các tiếp điểm không bị nóng chảy và hàn dính lại. Hình 4.1: Hình dạng của công-tắc-tơ 4.1.1. Cấu tạo a. Hệ thống tiếp điểm của công-tắc-tơ - Các tiếp điểm của công-tắc-tơ phải chịu được độ mài mòn về điện và về cơ trong các chế độ làm việc nặng nề và có tần số thao tác lớn. Để đáp ứng yêu cầu đó, tức là giảm độ mài mòn và để giảm điện trở tiếp xúc, phải chế tạo các tiếp điểm có tiếp xúc đường - Ở tiếp điểm của công-tắc-tơ thường dùng dạng hình ngón và dạng bắt cầu. - Hệ thống của tiếp điểm của công tắc tơ chia ra làm thành tiếp điểm động lực (tiếp điểm chính) và tiếp điểm điều khiển (tiếp điểm phụ). Vật liệu làm tiếp điểm dẫn điện tốt, ít bị ôxy hóa, chịu nhiệt độ cao ít mài mòn thường sử dụng đồng và hợp kim của đồng. Tiếp điểm có thể ở dạng thường hở hay thường đóng, tiếp điểm cố định gắn với kết cấu, tiếp điểm động liên kết với lõi thép động. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 94 Hình 4.2: Hình dạng tiếp điểm của công-tắc-tơ b. Hệ thống dập hồ quang + Hệ thống dập hồ quang ở công-tắc-tơ một chiều - Thiết bị dập tắt hồ quang ở công-tắc-tơ điện một chiều là ứng dụng nguyên lý thổi từ bởi một từ trường bên ngoài để dập tắt hồ quang. Khi có cuộn dây thổi từ, tạo ra từ trường H tác dụng lên dòng điện hồ quang, sinh ra lực điện động F kéo dài hồ quang, làm cho hồ quang dễ bị dập tắt, thường mắc nối tiếp cuộn dây thổi từ với tiếp điểm cắt. Loại thiết bị dập hồ quang này có nhiều hạn chế chiều của lực điện động tác dụng vào hồ quang phụ thuộc vào cực tính của dòng điện, hồ quang sẽ thay đổi chiều chuyển động do đó công-tắc-tơ không thể làm việc được khi thay đổi cực tính dòng điện. - Cuộn dây hồ quang đấu vào điện áp nguồn nên cách điện phải phù hợp với điện áp đó. Khi có ngắn mạch thường kèm theo sụt áp nguồn (cung cấp cho cuộn dây hồ quang) làm cho hiệu quả dập tắt hồ quang của hệ thống này càng kém hơn nữa, do đó loại dập tắt hồ quang kiểu này ít sử dụng. Hệ thống có nam châm vĩnh cửu về bản chất gần giống có cuộn dây đấu song song, nhưng có ưu điểm không tiêu hao năng lượng để tạo nên từ trường, giảm tổn hao đồng ở công-tắc-tơ, không gây phát nóng công-tắc-tơ bởi cuộn dây như hệ thống có cuộn dây, vì vậy hệ thống này sử dụng rộng rãi. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 95 Hình 4.3: Thiết bị dập tắt hồ quang của công-tắc-tơ một chiều a-Hộp dập hồ quang có lưới và khe hở rộng; b-Hộp dập hồ quang có khe hở hẹp 1-tiếp điểm; 2-sừng dập hồ quang; 3-cuộn dập hồ quang; 4-nam châm hồ quang; 5- thành hộp dập hồ quang; 6-mạch từ dập hồ quang; 7- lá, lưới dập hồ quang; 8 –khe hở hộp + Hệ thống dập hồ quang ở công-tắc-tơ xoay chiều - Các công-tắc-tơ xoay chiều sử dụng trong công nghiệp thường chế tạo có hai đoạn ngắt mạch trên cùng một pha, sử dụng tiếp điểm bắt cầu để dập tắt hồ quang. - Để nâng độ tin cậy dập tắt hồ quang và để giảm độ mài mòn tiếp điểm thường bổ sung các biện pháp sau: - Dập hồ quang bằng thổi từ nhờ một cuộn dây đấu nối tiếp và hộp dập hồ quang có khe hở hẹp. - Hồ quang được thổi vào khe hở cọ sát vào vách và bị dập tắt, vì thế trong khe hở hẹp người ta bố trí thêm những tấm ngăn song song để kéo hồ quang qua đoạn đường quanh co dích dắc. - Chia hồ quang thành nhiều hồ quang ngắn, hộp dập hồ quang gồm nhiều tấm thép hoặc đồng đặt song song với nhau. Khi hồ quang kéo vào buồng ngăn sẽ chia thành nhiều hồ quang ngắn có chiều dài khoảng 2 đến 3 cm. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 96 Hình 4.4: Hộp dập hồ quang kiểu khe hở hẹp c . Hệ thống điện từ - Lõi thép + Lõi thép gồm nhiều lá thép kỹ thuật ghép lại có bề dày 0,35  0,5 mm có phủ lớp sơn cách điện mỏng ở hai mặt, hình dạng của lá thép có dạng E, I hoặc dạng U, I ghép lại. + Hệ thống lõi thép được chia ra làm hai phần là lõi thép tĩnh và lõi thép động. Trên lõi thép tĩnh để quấn dây và có đặt 2 vòng ngắn mạch để chống rung động khi công-tắc-tơ làm việc trong nguồn điện xoay chiều. Trên lõi thép động có liên kết với trục, bộ phận tiếp điểm và lò xo phản. - Cuộïn dây + Cuộn dây làm bằng đồng hay nhôm bên ngoài có phủ lớp cách điện mỏng là êmail, số vòng dây phụ thuộc vào điện áp và tiết diện phụ thuộc vào công suất. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 97 Cuộn dây có điện trở rất bé so với điện kháng, dòng điện qua cuộn dây phụ thuộc vào khe hở không khí giữa lõi thép động và lõi thép tĩnh. + Các cuộn dây của phần lớn các công-tắc-tơ được tính toán sau cho được phép đóng, ngắt đến tới 600 lần trong một giờ, ứng với hệ số thông điện hay tiếp điện bằng 40 %. Cuộn dây công-tắc-tơ làm việc tin cậy (hút lõi thép động) khi điện áp cung cấp cho nó nằm trong phạm vi 85  105 % Uđm. Nếu ta gọi tỷ số giữa trị số trị số điện áp nhả và điện áp hút của cuộn dây là hệ số trở về, thì hệ số này có thể đạt tới (0,6  0,7). Điều đó có nghĩa là khi điện áp của cuộn dây sụt còn (0,6  0,7 ) trị số điện áp hút thì bị nhả và cắt mạch điện. d. Cơ cấu truyền động, các bộ phận khác - Cơ cấu truyền động + Cơ cấu truyền động phải có kết cấu sao cho giảm thời gian thao tác đóng, ngắt tiếp điểm, nâng cao lực ép các tiếp điểm và giảm tiếng kêu va đập. + Nắp chuyển động xoay quanh bản lề, tiếp điểm chuyển động thẳng có tay đòn truyền động. Nắp và tiếp điểm chuyển động thẳng theo hai phương vuông góc với nhau. Nắp chuyển động thẳng, tiếp điểm chuyển động xoay quanh bản lề. + Nắp và tiếp điểm đều chuyển động xoay quanh một bản lề có một hệ thống tay đòn chung, trường hợp này lực ép lên tiếp điểm lớn. - Các bộ phận khác Các bộ phận khác gồm có lò xo phản, trục kết cấu vỏ bên ngoài. 4.1.2. Nguyên lý hoạt động a. Công-tắc-tơ điện một chiều Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 98 Những bộ phận chính của công-tắc-tơ: + Hệ thống nam châm điện gồm có lõi từ 1, phần ứng 2 và cuộn dây hút 3. + Hệ thống tiếp điểm gồm có tiếp điểm tĩnh 4 và tiếp điểm động 5, đây là những tiếp điểm chính. + 6 là lò xo, kết cấu vỏ bên ngoài.. Hình 4.5: Công-tắc-tơ một chiều Nguyên lý hoạt động - Khi đặt điện áp vào cuộn dây 3 của nam châm điện, phần ứng 2 sẽ bị hút vào. Tiếp điểm động 5 lắp trên phần ứng 2 sẽ tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh 4 làm đóng mạch điện. Lò xo 6 bảo đảm sự tiếp xúc ổn định của các tiếp điểm. - Cuộn hút của công-tắc-tơ một chiều có công suất từ 20  25 W và có khả năng làm việc chuẩn xác trong phạm vi điện áp dao động từ 85 % đến 105 % điện áp định mức. Điện áp cuộn hút có các cấp điện áp 12 V, 24 V, 110 V, 220 V. - Thời gian đóng công-tắc-tơ khoảng 0.080.3s và thời gian ngắt từ 0.030.1s. Công dụng - Công-tắc-tơ một chiều dùng dòng điện một chiều để cung cấp cho nam châm của nó. Công tắc tơ một chiều đùng để đóng cắt các mạch điện một chiều. - Công-tắc-tơ một chiều cũng có thể dùng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều, trong truờng hợp này công-tắc-tơ một chiều phải dùng bộ chỉnh lưu. b. Công-tắc-tơ điện xoay chiều Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 99 Hình 4.6: Sơ đồ kết cấu công-tắc-tơ xoay chiều tác dộng kiểu quay. Nguyên lý làm việc - Cung cấp điện vào cuộn dây1 của công tắc tơ, có dòng điện chạy qua cuộn dây 1, tạo ra từ trường trên lõi thép tĩnh, nếu lực điện từ lớn hơn lực phản của lò xo thì sẽ hút lõi thép động 2 (nắp 2) và làm quay trục 3 một góc nhất định. Trên trục 3 có lắp tiếp điểm động 4, do trục quay nó sẽ tì vào tiếp điểm tĩnh 5; kéo theo hệ thống tiếp điểm sẽ chuyển trạng thái. Nếu trước đó ở dạng thường hở thì bây giờ sẽ đóng lại và nếu trước đó thường đóng thì bây giờ mở ra, cung cấp điện cho phụ tải. - Cắt điện qua cuộn dây không còn từ trường trên lõi thép tĩnh, lực điện từ bằng 0 khi đó lò xo đẩy lõi thép động rời khỏi lõi thép tĩnh hệ thống tiếp điểm chuyển trạng thái (trở về trạng thái ba đầu khi chưa có điện). - Điện áp làm việc tin cậy của cuộn dây U = (0,85  1,05)Uđm, nếu điện áp giảm xuống U = (0,6  0,7)Uđm thì lực điện từ tạo ra trên lõi thép động nhỏ hơn lực phản của lò xo, lò xo đẩy lõi thép động rời khỏi lõi thép tĩnh. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 100 Hình 4.7: Sơ đồ kết cấu công-tắc-tơ xoay chiều tác dộng hút thẳng đứng 4.1.3. Tính chọn công-tắc-tơ - Điện áp của nguồn phải phù hợp với điện áp ghi trên công-tắc-tơ bao gồm điện áp định mức của cuộn dây công-tắc-tơ, điện áp cách điện giữa các tiếp điểm của công-tắc-tơ (V hoặc KV). - Dòng điện của phụ tải chạy qua tiếp điểm trong thời gian dài mà tiếp điểm không bị hư hỏng để đáp ứng điều này chọn Iđmctt > Ipt (A hay KA). - Công-tắc-tơ có tính ổn định lực điện động và ổn định nhiệt để tiếp điểm không bị tách rời khỏi hay nóng chảy và hàn dính. 4.1.4. Hư hòng và các nguyên nhân gây hư hỏng - Trước khi sửa chữa công-tắc-tơ, cần phải xem xét tất cả các bộ phận cơ bản, xác định các chi tiết cần thay thế hoặc phục hồi. Có nhiều chi tiết khó sửa, chẳn hạn như các chi tiết bằng chất dẻo bị mài mòn hoặc hư hỏng, hoặc các chi tiết sản xuất bằng gia công dập. Đối với những loại chi tiết trên nên thay mới. - Công-tắc-tơ thường hư hỏng ở phần tiếp điểm, khi đóng cắt ở bề mặt tiếp xúc xuất hiện hồ quang, lực va đập lên các tiếp điểm làm cho chúng bị ôxy hoá hoặc bị mài mòn. Nếu mức độ mài mòn ít, bị rổ ít thì phải đánh sạch gỉ, bẩn vết rổ bằng Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 101 giấy nhám mịn. Nếu bề mặt tiếp điểm có phủ lớp bạc thì không dùng giấy nhám đánh bề mặt đó. Nếu tiếp điểm bị mài mòn hay rổ nhiều nên thay tiếp điểm mới. Sau khi thay thế, phải tiến hành kiểm tra, hiệu chỉnh lực tiếp xúc của các tiếp điểm chính ở hai vị trí, vị trí cắt (lực ép ban đầu), và vị trí đóng (lực ép cuối cùng). - Lực ép lò xo của công-tắc-tơ cũng ảnh hưởng đến quá trình làm việc của công-tắc-tơ, để hiệu chỉnh lực ép ta tăng hoặc giảm lực căng của lò xo, tiếp điểm bằng ốc điều chỉnh lò xo. Ốc điều chỉnh này chỉ thay đổi trong một phạm vi nhất định. Nếu điều chỉnh hết cỡ mà lực ép vẫn chưa đạt yêu cầu thì phải thay lò xo mới. - Công-tắc-tơ làm việc tạo ra tiếng kêu rè rè cần xem lại hai vòng ngắn mạch của công-tắc-tơ, nếu vòng ngắn mạch hở thì hàn lại. Hoặc bề mặt tiếp xúc giữa mạch từ động và mạch từ tĩnh bị dơ thì phải dùng giấy nhám mịn đánh sạch sau đó cho vào một ít dầu (nếu bề mặt tiếp xúc giữa hai lõi thép tĩnh và động nhỏ hơn 70% thì vẫn tạo ra tiếng kêu) - Buồng dập hồ quang và cuộn dây rất khó sửa chữa do đó khi hư hỏng phải thay mới. 4.2. Khởi động từ - Khởi động từ là thiết bị khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện từ xa việc đóng, ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải các động cơ không đồng bộ ba pha. - Khởi động từ chia ra làm hai loại: khởi động từ đơn (là loại khởi động từ có một công-tắc-tơ và một rơle nhiệt) và khởi động từ kép (là khởi động từ có hai công tắc tơ và một rơle nhiệt). Đối với khởi động từ kép ngoài 2 công-tắc-tơ có có kết cấu khoá cơ khí; khởi động từ kép thường sử dụng trong mạch đảo chiều quay, mạch khởi động đổi nối Y/ và mạch điều khiển động cơ ba pha hai cấp tốc độ - Phân loại theo điện áp của cuộn dây có loại: 110 V, 220 V, 380 V và 500 V. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 102 4.2.1. Cấu tạo Ký hiệu rơle nhiệt Hình 4.8: Kết cấu rơle nhiệt Hình 4.9: Kết cấu khởi động từ đơn Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 103 Kết cấu của khởi động từ thực chất là sự kết hợp giữa công-tắc-tơ và rơ le nhiệt 4.2.2. Nguyên lý làm việc - Khi đặt điện áp vào cuộn dây của khởi động, có dòng điện chạy qua cuộn dây, tạo ra từ trường trên lõi thép tĩnh (lõi thép tĩnh thành nam châm điện) và hút lõi thép động vào lõi thép tĩnh. Hệ thống tiếp điểm chuyển trạng thái, những tiếp điểm thường hở sẽ đóng lại và các tiếp điểm thường đóng mở ra. Cung cấp điện cho động cơ, động cơ hoạt động. - Nếu có sự cố quá tải xảy ra trên động cơ, dòng chạy qua phần tử đốt nóng của rơle nhiệt tăng, lượng nhiệt phát ra Q = RI 2 t lớn tác động làm thanh lưỡng kim cong tác động mở tiếp điểm của rơ re nhiệt trên mạch điều khiển làm cuộn dây công-tắc-tơ mất điện lõi thép động rời khỏi lõi thép tĩnh, tiếp điểm chuyển trạng thái cắt mạch điện bảo vệ động cơ. - Khi rơle nhiệt tác động không còn dòng điện chạy qua phần tử đốt nóng của rơle nhiệt và động cơ, lưỡng kim nguội dần và trở về trạng thái ban đầu nhưng tiếp điểm của rơle nhiệt trên mạch điều khiển vẫn hở và phải tác động đến nút nhấn phục hồi thì tiếp điểm của rơle nhiệt đóng lại chuẩn bị cho quá trình hoạt động của động cơ tiếp theo. 4.2.3. Cách chọn khởi động từ - Chọn khởi động từ để sử dụng cần chú ý những thông số kỹ thuật của khởi động từ như điện áp đặt vào cuộn dây của khởi động từ và dòng điện đi qua tiếp điểm chính của khởi động từ cho phù hợp. - Chọn rơle nhiệt phải thích hợp với phụ tải. Nếu chọn rơle nhiệt quá lớn so với phụ tải thì rơle nhiệt tác động không có hiệu quả khi có sự cố xảy ra. - Nếu chọn rơle nhiệt nhỏ hơn dòng phụ tải thì khi làm việc ở dòng điện định mức tác động cắt mạch. Ikđt = (1,2  1,3) Iđm Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 104 4.3. Rơle trung gian 4.3.1. Công dụng Rơle trung gian làm nhiệm vụ trung gian đóng cắt các mạch điện có dòng điện bé, tạo ra một khoảng thời gian nghỉ, đóng cắt mạch điện có dòng điện nhỏ. Rơle trung gian thường sử dụng trong các mạch điện điều khiển. 4.3.2. Cấu tạo Hình 4.10: Cấu tạo rơle trung gian - Lõi thép tĩnh 1, vật liệu làm từ các lá thép kỹ thuật điện mỏng, bề dày của từng lá từ 0,35 đến 0,5 mm, các lá thép được ghép từ các lá thép hình chữ U hay hình trụ. - Lá thép động 2 là một miếng thép mỏng có liên kết với cần tác động, lò xo - Chức năng của lõi thép dùng để dẫn từ. - Cuộn dây 2 làm bằng dây điện từ, vật liệu là nhôm hoặc đồng, bên ngoài có phủ một lớp sơn cách điện mỏng (thường dây êmail). Cuộn dây có chức năng dùng để dẫn dòng điện, tạo ra từ trường trên lõi thép tĩnh 1. Số vòng dây phụ thuộc vào điện áp, đường kính dây phụ thuộc vào công suất của rơle trung gian. - Hệ thống tiếp điểm vật liệu làm tiếp điểm đồng hoặc hợp kim của đồng hoặc đồng pha với niken. Các tiếp điểm của rơle trung gian có các diện tích tiếp xúc bằng nhau không có tiếp điểm chính, phụ các tiếp điểm giống nhau. Có các loại rơle Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 105 trung gian sau: loại 6 tiếp điểm, 4 tiếp điểm, loại 3 tiếp điểm và loại rơle 2 tiếp điểm. 4.3.3. Nguyên lý làm việc - Đặt điện áp vào cuộn dây 2, có dòng điện chạy qua cuộn dây 2, tạo ra từ trường chạy trong lõi thép tĩnh 1 (lõi thép tĩnh trở thành nam châm điện), hút lá thép động 3 di chuyển xuống, cần tiếp điểm bị kéo xuống, hệ thống tiếp điểm chuyển trạng thái, tiếp điểm thường đóng mở ra, tiếp điểm thường hở đóng lại, đóng (hoặc cắt) mạch điện. - Cuộn dây 2 đang có điện, ngắt điện qua cuộn dây 2, lõi thép tĩnh 1 mất từ trường, nhờ lò xo tác động lõi thép tĩnh rời khỏi lõi thép động, hệ thống tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu, cắt mạch điện. 4.3.4. Thông số kỹ thuật - Điện áp làm việc của cuộn dây rơle trung gian Uđm, (V). - Điện áp cách điện các tiếp điểm của rơle trung gian U, (V). - Dòng điện định mức của tiếp điểm của rơle trung gian Iđm, (A). RELAY 8 CHAN 3 4 5 6 8 7 1 2 RELAY 8 CHÂN 4 Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 106 Hình 4.11: Sơ đồ chân rơle trung gian Hình 4.12: Hình dạng của rơle trung gian 4.4. Rơ le tốc độ - Căn cứ vào tốc độ của động cơ để điều khiển sự làm việc của hệ thống, phần tử thụ cảm được chính xác tốc độ của động cơ là rơle tốc độ. Rơle tốc độ sẽ phát tín hiệu cho phần tử chấp hành để chuyển trạng thái làm việc của hệ thống khi tốc độ đạt đến các giá trị ngưỡng đã chỉnh định sẵn. - Rơle tốc độ hay còn gọi là rơle hãm ngược, hoặc rơle kiểm tra tốc độ (PKC), nó thường sử dụng trong các mạch hãm tự động động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc, làm việc đến điện áp 380 V. 4.4.1. Phân loại - Rơle tốc độ có nhiều loại làm việc theo các nguyên tắc khác nhau như: nguyên tắc li tâm, nguyên tắc cảm ứng, có thể dùng máy phát tốc làm rơle tốc độ. - Đối với động cơ điện một chiều có thể kiểm tra tốc độ động cơ thông qua sức điện động của động cơ. Đối với động cơ xoay chiều kiểm tra tốc độ động cơ thông qua sức điện động và tần số mạch rotor. 4.4.2. Cấu tạo LS2 1 4 3 5 2 RELAY 5 CHÂNRELAY 5 CHÂN Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 107 Trên Hình 4.14 trình bày cấu tạo của rơle tốc độ kiểu cảm ứng. + Rotor 1 là nam châm vĩnh cửu được nối với trục của động cơ. + Stator 2 cấu tạo như một cái lồng sóc và có thể quay trên giá đỡ của nó. + Trên cần 3 gắn vào stator 2 có đặt má động 11 của hai tiếp điểm có má tĩnh 7 và 15. + Ngoài ra còn có lò 4, 5 và kết cấu vỏ bên ngoài. Hình 4.13: Cấu tạo của rơle tốc độ kiểu cảm ứng 4.4.3. Nguyên lý làm việc - Trục của rơle tốc độ nối đồng trục với trục của động cơ. Khi rotor không quay các cặp tiếp điểm (7-11) và (15-11) mở vì các lò xo 4 giữ cần 3 ở chính giữa. Khi rotor quay sẽ tạo ra từ trường quay quét qua các thanh dẫn của lồng sóc stator, cảm ứng trong các thanh dẫn dòng điện cảm ứng. - Tác dụng tương hỗ giữa dòng điện cảm ứng này và từ trường quay tạo ra momen điện từ làm cho stator quay đi một góc, lúc đó các lò xo 4 bị nén hay căng ra sẽ tạo Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 108 momen cản chống lại, cân bằng với momen điện từ. Tuỳ theo chiều quay của rotor mà má động 11 có thể đến tiếp xúc với má tĩnh 7 hay 15. - Trị số ngưỡng của tốc độ có thể điều chỉnh bằng bộ phận 5 để thay đổi lực kéo nén của lò xo cân bằng 4. Khi tốc độ quay của rotor nhỏ hơn trị số ngưỡng đã đặt, momen điện từ nhỏ nên không thắng được momen phản của lò xo cân bằng nên tiếp điểm không thể đóng lại được. Khi tốc độ quay của rotor lớn hơn hay bằng trị số ngưỡng đã chỉnh định thì momen điện từ thắng được momen phản của lò xo làm cho stator quay, đóng tiếp điểm tương ứng theo chiều quay của rotor. 4.4.4. Hư hỏng và nguyên nhân gây hư hỏng - Tiếp điểm không còn đóng mở được, do tiếp xúc không tốt, phần cơ khí bị vênh - Tiếp điểm của rơ le đóng nhưng khi hoạt động xong thì không mở ra. Do thời gian đóng mở nhiều thanh lưỡng kim bị lão hóa. 4.5. Rơ le thời gian - Trong quá trình làm việc của cơ cấu chấp hành, của hệ thống điều khiển, bảo vệ, nhiều khi cần một khoảng thời gian nhất định giữa các nguyên công nối tiếp, giữa các hành trình, giữa các thời điểm cho tín hiệu tác động đến một số thiết bị - Trong những trường hợp như thế, người ta dùng một loại khí cụ để tạo nên một khoảng thời gian cần thiết, gọi là rơle thời gian. - Với khí cụ điện này sau một thời gian được chỉnh định, nó sẽ cho các xung điều khiển để đóng mở các tiếp điểm của các mạch điện tương ứng. Trong sơ đồ điều khiển và bảo vệ rơle thời gian dùng để giới hạn thời gian quá tải của thiết bị, khởi động đổi nối Y/ động cơ ba pha, tự động mở máy động cơ nhiều cấp biến trở mở máy, trong máy cắt gọt kim loại rơle thời gian được dùng rộng rãi trong các mạch điều khiển tự động truyền động điện. 4.5.1.Phân loại Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 109 Rơle thời gian có nhiều loại: rơle thời gian điện từ, rơle thời gian con lắc cơ khí, rơle thời gian dùng khí nén, rơle thời gian điện tử Trong nội dung trình bày sẽ đề cập đến hai loại rơle thời gian: rơle thời gian điện từ và rơle thời gian điện tử. 4.5.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động a. Rơle thời gian điện từ *) Cấu tạo Hình 4.14: Cấu tạo rơle thời gian điện từ - Rơle thời gian điện từ gồm lõi thép tĩnh 1, nhiều lá thép kỹ thuật điện chữ U ghép lại, bề dày từng lá từ 0.35  0.5 mm, hai bề mặt có phủ lớp sơn cách điện mỏng. Trên lõi thép tĩnh 1 còn quấn cuộn dây 2 và đặt ống lót đồng 6. - Lõi thép động 3 (phần ứng) hình chữ I cũng gồm nhiều lá thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0.35  0.5 mm ghép lại cũng có phủ lớp sơn cách điện mỏng, trên lõi thép động 3 có gắn tiếp điểm động 5, ngoài ra còn có lò xo 4 và kết cấu vỏ bên ngoài. *) Nguyên lý làm việc - Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây 2, lõi thép 1 sẽ hút phần ứng 3 để cắt tiếp điểm 5. Nếu cắt dòng điện qua cuộn dây thì phần ứng 3 không nhả ra ngay vì khi từ thông trong cuộn dây 2 giảm trong ống lót đồng 6 xuất hiện sức điện động cảm ứng Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 110 và dòng điện cảm ứng cản lại sự giảm của từ thông nên phần ứng 3 vẫn được hút trong một khoảng thời gian nữa. - Muốn chỉnh định thời gian duy trì có thể thay đổi lực kéo của lò xo đối trọng 4 hoặc thay đổi trị số dòng điện đi qua cuộn dây 2 rơle điện từ chỉ dùng trong mạch điện một chiều, muốn sử dụng trong nguồn điện xoay chiều phải có bộ chỉnh lưu. b. Rơle thời gian điện tử (ON – Delay timer) - Đối với role thời gian ON DELAY có hai loại; rơle thời gian đơn và rơle thời gian đôi. Rơle thời gian đơn chỉ có một giá trị thời gian tác động (có một số loại thay đổi có thể chỉnh định thời gian trong một dãy rộng). - Đối với rơle thời gian đôi mạch điện tích hợp từ hai rơle thời gian đơn do đó trên giản đồ thời gian có ít nhất hai giá trị thời gian tác động. *) Sơ đồ chân của rơle thời gian Hình 4.15: Sơ đồ chân timer ON DELAY Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 111 Trên sơ đồ chân Hình 4.15 gồm có:  Chân 2-7: là hai đầu cuộn dây rơle thời gian.  Chân 1-3: là tiếp điểm thường hở (tác động tức thời giống tiếp điểm thường hở của rơle trung gian.  Chân 1-4: là tiếp điểm thường đóng (tác động tức thời giống tiếp điểm thường đóng của rơle trung gian).  Chân 8-5: tiếp điểm thường đóng mở chậm (có trì hoãn thời gian).  Chân 8-6: tiếp điểm thường hở đóng chậm (có trị hoãn thời gian). *) Tác động của rơle thời gian  Khi cung cấp điện cho cuộn dây rơle thời gian (chân 2-7) rơle thời gian bắt đầu tính giờ, tiếp điểm thường đóng (1-4) mở ra và tiếp điểm (1-3) mở ra ngay. Tiếp điểm thường đóng mở chậm (8-5) vẫn đóng; tiếp điểm thường hở đóng chậm (8-6) vẫn hở. Giã thuyết thời gian chỉnh định 10 phút, đến phút thứ 10 tiếp điểm thường đóng mở chậm (8-5) mở ra cắt mạch điện; tiếp điểm thường hở đóng chậm (8-6) đóng lại cung cấp điện cho mạch điện.  Khi rơle thời gian tác động vẫn giữ trạng thái đó. Ngắt điện qua cuộn dây hệ thống tiếp điểm của rơle thời gian trở về trạng thái ban đầu; thời điểm này cung cấp điện cho cuộn dây rơle thời gian bắt đầu lặp lại chu kỳ trước. Hình 4.16: Hình dạng của rơle thời gian Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 112 4.6. Bộ khống chế - Bộ khống chế là loại thiết bị chuyển mạch bằng tay hay bằng vô lăng quay, điều khiển trực tiếp hay gián tiếp từ xa, thực hiện các chuyển đổi mạch phức tạp để khởi động, đảo chiều quay điều chỉnh tốc độ và hãm động năng động cơ các máy điện và các thiết bị điện. - Bộ khống chế động lực tay trang dùng điều khiển động cơ công suất bé và trung bình. Bộ khống chế chỉ huy điều khiển điều khiển gián tiếp các động cơ có công suất lớn, chuyển đổi mạch điện cuộn dây công tắc tơ, rơ le trung gian, rơ le thời gian Trên thực tế bộ khống chế sử dụng nhằm đơn giản hóa thao tác của người thợ vận hành như thợ lái tàu điện, lái cầu trục và lái cẩu trục 4.6.1. Phân loại - Theo kết cấu: bộ khống chế hình trống và bộ khống chế hình cam. - Theo nguồn điện sử dụng: bộ khống chế điện một chiều và bộ khống chế sử dụng điện xoay chiều. - Theo nguyên lý làm việc và tác động: bộ khống chế trực tiếp (bộ khống chế động lực) và bộ khống chế gián tiếp (bộ khống chế chỉ huy). Bộ khống chế động lực dùng để điều khiển trực tiếp các động cơ công suất nhỏ và trung bình ở các chế độ làm việc khác nhau nhằm đơn giản hóa thao tác cho người vận hành (như thợ lái cầu trục, thợ lái tàu điện). Bộ khống chế động lực còn dùng để thay đổi trị số điện trở đấu trong mạch điện. Bộ không chế chỉ huy dùng để điều khiển gián tiếp các động cơ điện công suất lớn, chuyển đổi mạch điện các cuộn hút của côngtắctơ, khởi động từ. Đôi khi cũng dùng để đóng cắt trực tiếp các động cơ công suất nhỏ, nam châm điện và các thiết bị điện khác. 4.6.2. Cấu tạo Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 113 Hình 4.17: Cấu tạo bộ khống chế hình trống Trên trục 1 của bộ khống chế đã bộc cách điện. Người ta bắt chặt các đoạn vành trượt bằng đồng 2 có cung dài làm việc khác nhau. Các đoạn này dùng làm vành tiếp xúc động sắp xếp ở các góc độ khác nhau. Một vài đoạn vành trượt đã nối điện sẳn bên trong các tiếp xúc tĩnh 3 có lò xo đàn hồi (gọi chổi tiếp xúc) kẹp chặt trên một cán cố định đã bọc cách điện 4, mỗi chổi tiếp xúc tương ứng với một vòng trượt ở bộ phận quay, các chổi điện này được cách điện với nhau và nối tới bộ phận bên ngoài. Khi trục 1 cách đoạn vành trượt 2 tiếp xúc mặt với các chổi tiếp xúc 3 do đó thực hiện được chuyển đổi mạch điện cần thiết trong mạch điều khiển. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 114 Hình 4.18: Cấu tạo bộ khống chế hình cam Trên trục quay 1 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 của trục 3, các tiếp điểm tĩnh 4 bắt trên giá cách điện của bộ thành khống chế. Khi quay tay gạt trục 1 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 tiếp điểm 4, 5. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 115 4.6.3. Nguyên lý hoạt động Vị trí Tiếp điểm TRÁI 0 PHẢI III II I I II III KC1 KC2 KC3 ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ Hình 4.19: Ký hiệu và bảng trạng thái của bộ khống chế - Các hình dạng bên trong của một bộ khống chế hình trống gồm các tiếp điểm động 2 là các đoạn vành trượt bằng đồng có cung dài làm việc khác nhau, các tiếp điểm tĩnh 3 có lò xo đàn hồi và được nối trực tiếp với mạch điện bên ngoài. Khi quay trục 1 các đoạn vành trượt của các tiếp điểm 2 tiếp xúc mặt với các tiếp điểm tĩnh 3 và do đó thực hiện chuyển đổi mạch điện cần thiết. Trên Hình 4.19, trình bày nguyên lý cấu tạo của một tầng tiếp điểm của bộ khống chế chỉ huy hình cam. Trong tầng tiếp điểm đĩa 9 gắn cứng với trục 10 quay được nhờ tay quay. Đòn bẩy 5, cần tiếp điểm động 4 và con lăn 6 xoay quanh trục 8, còn tiếp điểm tĩnh 3 gắn trên tấm cách điện 2. Dây dẫn của mạch điện được nối vào ốc vít 1. Thường mỗi tầng có Hở Kín Ký hiệu tiếp điểm 0 I II III Ký hiệu trạng thái III II I KC1 KC2 KC3 Bảng ký hiệu trạng thái Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 116 hai cặp tiếp điểm(4, 3) và (4 ’ , 3 ’ ). Khi quay trục 10 ngược chiều kim đồng hồ, con lăn 6 tiếp xúc với đĩa 9 ở phần có bán kính lớn nên nó bị đẩy ra để mở cặp tiếp điểm (4, 3). Còn con lăn 6 ’ tiếp xúc với đĩa ở đoạn cung có bán kính nhỏ, lò xo 7 ’ sẽ đẩy đòn bẩy 5 ’ đóng cặp tiếp điểm (4 ’ , 3 ’ ). - Trên Hình 4.20 vẽ sơ đồ ký hiệu của bộ khống chế trong đó chỉ rõ trạng thái đóng (có dấu ) hay mở (không có dấu chấm) của các cặp tiếp điểm KC1, KC2, KC3 tương ứng với các vị trí I, II, III của tay quay khi ở bên phải hay ở bên trái, hay ở vị trí giữa 0. Trạng thái của bộ khống chế ở mọi vị trí của tay quay còn được thể hiện bằng bảng ký hiệu trạng thái. 4.6.4. Thông số kỹ thuật và cách lựa chọn *) Thông số kỹ thuật - Bộ khống chế hình trống có số lần thao tác ít hơn bộ khống chế hình cam (1000 lần/giờ). - Các số liệu định mức của bộ khống chế trình bày ở trên có hệ số thông điện ĐL% = 40% và tần số thao tác không lớn hơn 600 lần/1giờ. - Bộ khống chế chỉ huy sản xuất ở điện áp 600 V và dòng điện tới 10A. *) Cách lựa chọn bộ khống chế - Dòng điện cho phép qua tiếp điểm ở chế độ làm việc liên tục và chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại (số lần thao tác trong một giờ). - Khi chọn dòng điện đi qua tiếp điểm phải căn cứ vào công suất động cơ. + Đối với dòng điện một chiều được tính: Pđm: công suất định mức của động cơ, (W hay KW). U: điện áp định mức của động cơ, (V hay KV). I: dòng điện qua tiếp điểm của bộ khống chế, (A hay KA). + Đối với dòng điện xoay chiều được tính: )A(10. U P 2,1I 3đm (4.1) (4.2) Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 117 Pđm: công suất định mức của động cơ, (W hay KW). U: điện áp dây định mức của động cơ, (V hay KV). I: dòng điện định mức của động cơ, (A hay KA). - Điện áp bộ khống chế lớn hơn điện áp nguồn. )A(10. U.3 P 3,1I 3đm Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện tử Giáo trình môn khí cụ điện Trang 118 CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Nêu định nghĩa và phân loại công-tắc-tơ? 2. Nêu cấu tạo của công-tắc-tơ? 3. Trình bày nguyên lý làm việc của công-tắc-tơ một chiều? 4. Trình bày nguyên lý làm việc của công-tắc-tơ xoay chiều? 5. Nêu định nghĩa và cấu tạo của khởi động từ? 6. Trình bày công dụng, cấu tạo và nguyên lý làm việc của rơle trung gian? 7. Nêu công dụng và cấu tạo của rơle tốc độ? 8. Nêu chức năng, cấu tạo và nguyên lý làm việc của rơle thời gian? 9. Bộ khống chế là gì? Phân loại bộ khống chế? 10. Trình bày nguyên lý hoạt động của bộ khống chế? 11. Nêu các thông số kỹ thuật và cách lựa chọn bộ khống chế?