Giáo trình Trang bị điện nâng cao

Tổng Liên Đoàn Lao Động Việt Nam Trường Cao Đẳng Công Nghệ Hà Tĩnh GIÁO TRÌNH Trang bị điện nâng cao V Õ T Á T H À N H TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 2 Lời mở đầu Trong mô đun Khí cụ điện và Trang bị điện cơ bản các em đã được trang bị các kiến thức cơ bản vầ kí hiệu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các trang bị điện cơ bản cũng như cấu tạo, nguyên lý hoạt động cơ bản của các mạch điện có sẵn, từ đó chúng ta dựa vào bản vẽ sẵn có và đấu nối nên mạch. Nhưng trong thực tế không phải khi nào cũng có bản vẽ cho sẵn nên đồi hỏi các em phải tự thiết kế nên mạch. Vì vậy chúng ta bước vào môn học Trang bị điện nâng cao. Cuốn giáo trình này là kết quả chắt lọc, tổng hợp từ những kinh nghiệm, kỹ năng, kiến thức,.. các thầy cô gặp trong thực tế. Giáo trình tập hợp các bài tập thiết kế, đấu nối từ cơ bản đến nâng cao nhằm tạo cho các bạn các kỹ năng cần thiết khi làm việc trong thực tế mà không bị bỡ ngỡ. Mô đun gồm 3 phần: Phần I: Các kiến thức cơ bản Phần II:Giới thiệu về phần mềm CADe-SIMU Phần III: Bài tập thiết kế Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả đã tham khảo các tài liệu và giáo trình khác như ở phần cuối giáo trình đã thống kê. Lần đầu được biên soạn và ban hành, giáo trình chắc chắn sẽ còn khiếm khuyết; rất mong các thầy cô giáo và những cá nhân, tập thể của các trường đào tạo nghề và các cơ sở doanh nghiệp quan tâm đóng góp để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn, đáp ứng được mục tiêu đào tạo của nôn học nói riêng và ngành Điện công nghiệp/ Cơ điện tử cũng như các chuyên ngành kỹ thuật nói chung. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ: Trường Cao đẳng công nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Số 16B Đường Trần Phú – xã Thạch Trung - TP Hà Tĩnh Email: votathanh@htvtc.edu.vn Hà Tĩnh, ngày tháng năm 2020 Tham gia biên soạn Võ Tá Thành Tên mô đun: Trang bị điện nâng cao Mã mô đun: MĐ22 Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun Trang bị điện nâng cao được học sau khi người họcđã học xong mô đun trang bị điện cơ bản. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 3 - Tính chất: Là mô đun trong phần mô đun môn học chuyên môn nghề. - Ý nghĩa và vai trò của môn học: Trong mọi lĩnh vực sản xuất, đặc biệt là các ngành công nghiệp, việc sử dụng các máy móc để giải phóng sức lao động của con người ngày càng phổ biến. Để nắm bắt và làm chủ các trang thiết bị ngày càng hiện đại đòi hỏi cán bộ kỹ thuật phải có những kiến thức cơ bản về công nghệ, bên cạnh đó là các kỹ năng thiết kế, đọc sơ đồ, phân tích và chẩn đoán sai hỏng để có thể vận hành, bảo trì, bảo dưỡng và sửa chữa hiệu quả các trang thiết bị đó. Mô đun Trang bị điện được biên soạn nhằm trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cơ bản nêu trên. Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: Trình bày quy trình thiết kế các mạch trang bị điện. - Về kỹ năng: Thiết kế, lắp đặt được các mạch trang bị điện đúng theo yêu cầu công nghệ; khắc phục được các lỗi trong các mạch trang bị điện . - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Làm việc độc lập hoặc làm việc theo nhóm, giải quyết công việc, vấn đề phức tạp trong điều kiện làm việc thay đổi; + Hướng dẫn, giám sát những người khác thực hiện nhiệm vụ xác định; chịu trách nhiệm cá nhân trách nhiệm đối với nhóm; + Đánh giá chất lượng công việc sau khi hoàn thành và kết quả thực hiện của các thành viên trong nhóm. Nội dung mô đun: Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian (giờ) Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra 1 Bài 1: Thiết kế và lắp đặt mạch khởi động từ đơn làm việc luân phiên 12 1 11 1. Yêu cầu kỹ thuật 2. Thiết kế mạch điện. 3. Lắp đặt mạch điện 4. Kiểm tra mạch điện 5. Cấp nguồn, vận hành mạch điện không tải và có tải. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 4 2 Bài 2: Thiết kế và lắp đặt mạch điều khiển nâng hạ cầu trục 16 1 14 1 1. Yêu cầu kỹ thuật 2. Thiết kế mạch điện . 3. Lắp đặt mạch điện 4. Kiểm tra mạch điện 5. Cấp nguồn, vận hành mạch điện không tải và có tải. 3 Bài 3: Thiết kế và lắp đặt mạch điều khiển 2 băng tải 28 1 26 1 1. Yêu cầu kỹ thuật 2. Thiết kế mạch điện . 3. Lắp đặt mạch điện 4. Kiểm tra mạch điện 5. Cấp nguồn, vận hành mạch điện không tải và có tải. 4 Bài 4: Thiết kế và lắp đặt mạch điều khiển cửa cổng bằng động cơ 1 pha 19 1 17 1 1. Yêu cầu kỹ thuật 2.Thiết kế mạch điện . 3. Lắp đặt mạch điện 4. Kiểm tra mạch điện 5. Cấp nguồn, vận hành mạch điện không tải và có tải. Tổng 75 4 68 3 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 5 SAFETY MỤC LỤC Lời mở đầu ---------------------------------------------------------------------------------------- 1 SAFETY ------------------------------------------------------------------------------------------- 5 Phần I: Các kiến thức cơ bản ------------------------------------------------------------------- 6 Bài 1: Tính chọn dây dẫn --------------------------------------------------------------------- 6 Bài 2: Lựa chọn khí cụ điện trong mạch trang bị điện---------------------------------- 17 1. Áp to mát: ------------------------------------------------------------------------------- 17 2. Nút ấn: ----------------------------------------------------------------------------------- 22 3. Công tắc tơ ------------------------------------------------------------------------------ 23 4. Rơ le trung gian và rơ le thời gian --------------------------------------------------- 25 5. Rơ le nhiệt ------------------------------------------------------------------------------- 28 Bài tập -------------------------------------------------------------------------------------- 30 Phần 2: Giới thiệu về phần mềm CADe-SIMU -------------------------------------------- 31 1. Khởi động phần mềm CADe- SIMU ------------------------------------------------- 31 2. Hệ thống Menu trong CADe-SIMU -------------------------------------------------- 31 3. Các thanh công cụ trên phần mềm CADe-SIMUError! Bookmark not defined. 4. Thư viện của CADe-SIMU ------------------------ Error! Bookmark not defined. 5. Ứng dụng phần mềm CADe-SIMUvẽ thiết kế sơ đồ mạch điện trong công nghiệp Error! Bookmark not defined. Phần 3: Bài tập thiết kế ------------------------------------ Error! Bookmark not defined. Bài mở đầu: Thiết kế và lắp đặt mạch đảo chiều quay gián tiếpError! Bookmark not defined. Bài 1: Thiết kế và lắp đặt mạch khởi động từ đơn -- Error! Bookmark not defined. Bài 2: Thiết kế và lắp đặt mạch nâng hạ cầu trục --- Error! Bookmark not defined. Bài 3: Thiết kế và lắp đặt mạch điều khiển 2 băng tảiError! Bookmark not defined. Bài 4: Thiết kế và lắp đặt mạch điều khiển cửa cổngError! Bookmark not defined. Bài tập mở rộng ------------------------------------------ Error! Bookmark not defined. Bài 1: Thiết kế và lắp đặt mạch đảo chiều quay trực tiếpError! Bookmark not defined. Bài 2: Thiết kế và lắp đặt mạch khởi động đổi nối sao – tam giácError! Bookmark not defined. Bài 3: Thiết kế và lắp đặt mạch 2 động cơ làm việc luân phiênError! Bookmark not defined. Bài 4: Thiết kế và lắp đặt mạch 2 băng tải dừng tuần tựError! Bookmark not defined. Bài 5: Thiết kế và lắp đặt mạch đảo chiều động cơError! Bookmark not defined. Bài 6: Thiết kế và lắp đặt mạch 2 động cơ làm việcError! Bookmark not defined. Bài tập nâng cao ----------------------------------------- Error! Bookmark not defined. Mạch máy công nghiệp --------------------------------- Error! Bookmark not defined. Bài 1: Máy tiện T616 --------------------------------- Error! Bookmark not defined. Bài 2: Mạch điện trên máy phay 6H-11 ----------- Error! Bookmark not defined. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 6 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 7 Phần I: Các kiến thức cơ bản Bài 1: Tính chọn dây dẫn Dây dẫn và cáp là một trong các thành phần chính của mạng cung cấp điện. Vì vậy, việc lựa chọn dây dẫn và cáp đúng tiêu chuẩn kỹ thuật và thỏa mãn chỉ tiêu kinh tế sẽ góp phần đảm bảo chất lượng điện, cung cấp điện an toàn và liên tục, đồng thời góp phần không nhỏ vào việc hạ thấp giá thành truyền tảI và phân phối điện năng, mang lại lợi ích lớn không chỉ cho ngành điện mà còn cho cả ngành kinh tế quốc dân. Tùy theo loại mạng điện và cấp điện áp mà điều kiện kinh tế đóng vai trò quyết định và điều kiện kỹ thuật đóng vai trò quan trọng hay ngược lại. Do đó, cần phảI nắm vững bản chất của mỗi phương pháp lựa chọn dây dẫn và cáp để sử dụng đúng chỗ và có hiệu quả. Cáp trong mạng hạ áp thường là cáp đồng hoặc nhôm được bọc cách điện bằng giấy tẩm dầu hoặc cao su. Để tải điện xoay chiều một pha, điện một chiều thường sử dụng cáp 1, 2 lõi, thường dùng nhất là cáp 2 lõi. Cáp 3 lõi dùng để tải điện xoay chiều 3 pha, cấp cho các động cơ hoặc phụ tải ba pha đối xứng. Cáp 4 lõi là cáp thường được dùng nhiều nhất để tảI điện xoay chiều ba pha đến 1kV, cấp cho các phụ tải ba pha không đối xứng hoặc các tải động cơ cần dây trung tính. Lõi thứ tư của cáp này dùng làm dây trung tính và có tiết diện nhỏ hơn. Dây dẫn hạ áp thường dùng là dây dùng trong nhà, được bọc cao su cách điện hoặc nhựa cách điện PVC. Một số trường hợp dùng trong nhà là dây trần hoặc thanh dẫn nhưng phải được đặt trên sứ cách điện. Phương pháp chọn lựa: Do mạng phân phối hạ áp tải công suất nhỏ và cự ly truyền tải ngắn nên chỉ tiêu kinh tế chỉ đóng vai trò quan trọng mà không đóng vai trò quyết định như chỉ tiêu kỹ thuật. Chỉ tiêu kỹ thuật cần quan tâm khi chọn dây/cáp bao gồm: o Nhiệt độ dây/cáp không được vượt quá nhiệt độ cho phép qui định bởi nhà chế tạo trong chế độ vận hành bình thường cũng như trong chế độ vận hành sự cố khi xuất hiện ngắn mạch. o Độ sụt áp không được vượt quá độ sụt áp cho phép. * Thủ tục đầy đủ chọn dây/cáp trong mạng hạ áp như Hình 1.1: TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 8 Hình 1.1. Thủ tục đầy đủ lựa chọn dây/cáp mạng hạ áp Dòng làm việc cực đại Dòng định mức CB hay cầu chì Icp của dây mà thiết bị bảo vệ có khả năng bảo vệ Điều kiện lắp đặt Hệ số hiệu chỉnh k Loại dây cáp Tiết diện Dòng phát nóng cho phép tính toán Icptt = Icp/k Icpđm  Icptt U  Ucp F  Fnh Tính sụt áp U Tăng tiết diện dây Kết thúc Cầu chì Icp = 1,31In nếu In  10A Icp = 1,21In nếu In  10A và In  25A Icp = 1,1In nếu In  25A CB Icp = In Dòng phát nóng định mức Icptt N N Y Y Kiểm tra ổn định nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 9 Lựa chọn tiết diện theo điều kiện phát nóng: Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm bảo cho cách điện của dây dẫn không bị phá hỏng do nhiệt độ dây dẫn đạt đến trị số nguy hiểm cho cách điện của dây. Điều này được thực hiện khi dòng điện phát nóng cho phép của dây/cáp phải lớn hơn dòng điện làm việc lâu dài cực đại chạy trong dây dẫn. Kích cỡ của dây pha có liên hệ trực tiếp tới mã chữ cái (thể hiện cách lắp đặt) và hệ số k.  Xác định mã chữ cái : Các chữ cái (B tới F) phụ thuộc vào dạng của dây và cách lắp đặt nó. Có nhiều cách lắp đặt, song những cách giống nhau sẽ được gom nhóm lại và được chia làm 4 loại theo các điều kiện môi trường xung quanh. Bảng 1.1: Mã chữ cái phụ thuộc vào dạng dây và cách lắp đặt: Dạng của dây Cách lắp đặt Chữ cái Dây 1 lõi và nhiều lõi - Dưới lớp nắp đúc, có thể lấy ra được hoặc không, bề mặt đổ lớp vữa hoặc nắp bằng. - Dưới sàn nhà hoặc sau trần giả. - Trong rãnh hoặc ván lát chân tường. B - Khung treo có bề mặt tiếp xúc với tường hoặc trần. - Trên những khay cáp không đục lỗ. C Cáp có nhiều lõi - Thang cáp, khay có đục lỗ hoặc trên congxom đỡ. - Treo trên tấm nêm. - Có mốc xích nối tiếp nhau. E Cáp 1 lõi F  Xác định tiết diện dây/cáp không chôn ở dưới đất: Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của dây/cáp không chôn ngầm dưới đất phải hiệu chỉnh theo hệ số k bao gồm các hệ số thành phần: - Hệ số k1 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt (Bảng 1.2). - Hệ số k2 xét đến số mạch dây/cáp trong một hằng đơn (Bảng 1.3). - Hệ số k3 xét đến nhiệt độ môI trường khác 300C (Bảng 1.4) k= k1.k2.k3 (1.1) Bảng 1.2: Hệ số hiệu chỉnh k1 theo cách lắp đặt TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 10 Mã chữ Cách lắp đặt Hệ số k1 B Cáp đặt thẳng trong vật liệu cách điện chịu nhiệt 0.70 Ống dây đặt trong vật liệu cách điện chịu nhiệt 0.77 Cáp đa lõi 0.90 Hầm và mương cáp kín 0.95 C Cáp treo trên trần nhà 0.95 B,C,E,F Các trường hợp khác 1.00 Bảng 1.3: Hệ số k2 theo số mạch cáp đặt trên một hằng đơn. Mã chữ cái Cách đặt gần nhau Hệ số k2 Số lượng mạch hoặc cáp đa lõi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 16 20 B,C Lắp hoặc chôn trong tường 1.00 0.8 0 0.7 0 0.6 5 0.6 0 0.5 7 0.5 4 0.5 2 0.5 0 0.4 5 0.4 1 0.3 8 C Hằng đơn trên tường hoặc nền nhà, hoặc trên khay cáp không đục lỗ 1 0.8 5 0.7 9 0.7 5 0.7 3 0.7 2 0.7 2 0.7 1 0.7 0.7 Hằng đơn trên trần 0.95 0.8 1 0.7 2 0.6 8 0.6 6 0.6 4 0.6 3 0.6 2 0.6 1 0.6 1 E, F Hằng đơn nằm ngang hoặc trên máng đứng 1 0.8 8 0.8 2 0.7 7 0.7 5 0.7 3 0.7 3 0.7 2 0.7 2 0.7 2 Hằng đơn trên thang cáp, công xom 1 0.8 7 0.8 2 0.8 0.8 0.7 9 0.7 9 0.7 8 0.7 8 0.7 8 Khi số hằng cáp nhiều hơn một, k2 cần nhân với các hệ số sau: - Nếu cáp được đặt theo 2 hàng: k2 được nhân với 0.8 - Nếu cáp được đặt theo 3 hàng: k2 được nhân với 0.73 - Nếu cáp được đặt theo 4 hằng hoặc 5 hàng: k2 được nhân với 0.7 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 11 Bảng 1.4: Hệ số k3 cho nhiệt độ môi trường khác 300c Nhiệt độ môi trường Cách điện Cao su (chất dẻo) PVC Butyl polyethylene (XLPE), cao su có ethylene propylene (EPR) 10 15 20 25 1.29 1.22 1.15 1.07 1.22 1.17 1.12 1.07 1.15 1.12 1.08 1.04 30 35 40 45 1.00 0.93 0.82 0.71 1.00 0.93 0.87 0.79 1.00 0.96 0.91 0.87 50 55 60 65 70 75 80 0.58 - - - - - - 0.71 0.61 0.50 - - - - 0.82 0.76 0.71 0.65 0.58 - -  Xác định tiết diện dây/cáp chôn ngầm dưới đất: Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của dây/cáp chôn ngầm dưới đất phải hiệu chỉnh theo hệ số k bao gồm các hệ số thành phần: - Hệ số k4 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt (Bảng 1.5). - Hệ số k5 xét đến số mạch dây/cáp trong một hằng đơn (Bảng 1.6). - Hệ số k6 xét đến tính chất của đất (Bảng 1.7) - Hệ số k7 xét đến nhiệt độ đất khác 200C (Bảng 1.8) k= k4.k5.k6.k7 (1.2) TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 12 Bảng 1.5: Hệ số k4 theo cách lắp đặt. Cách lắp đặt Hệ số k4 Đặt trong ống bằng đất nung, ống ngầm hoặc rãnh đúc 0.8 Trường hợp khác 1.0 Bảng 1.6: Hệ số k5 cho số dây trong hàng. Định vị dây Hệ số k5 Số mạch hoặc cáp nhiều lõi Đặt kề nhau 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 16 20 Chôn ngầm 1.00 0.80 0.70 0.65 0.60 0.57 0.54 0.52 0.50 0.45 0.41 0.38 Khi số hằng cáp nhiều hơn một, k5 cần nhân với các hệ số sau: + Nếu cáp được đặt theo 2 hàng: k5 được nhân với 0.8 + Nếu cáp được đặt theo 3 hàng: k5 được nhân với 0.73 + Nếu cáp được đặt theo 4 hàng: k5 được nhân với 0.7 Bảng 1.7: Hệ số k6 theo sự ảnh hưởng của đất Tính chất của đất Hệ số k6 Rất ướt (bão hòa) 1.21 Ướt 1.13 Ẩm 1.05 Khô 1 Rất khô 0.86 Bảng 1.8: Hệ số k7 phụ thuộc vào nhiệt độ đất. Cách điện TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 13 Nhiệt độ đất 0C PVC XLPE, EPR (cao su ethylene-propylene) 10 15 20 25 1.10 1.05 1.00 0.95 1.07 1.04 1.00 0.96 30 35 40 45 0.89 0.84 0.77 0.71 0.93 0.89 0.85 0.80 50 55 60 0.63 0.55 0.45 0.76 0.71 0.65 Lựa chọn tiết diện dây dẫn kết hợp với chọn thiết bị bảo vệ: Trong mạng hạ áp, thường sử dụng áptômát (CB) hay cầu chì để bảo vệ quá tảI thiết bị tiêu thụ điện và đây dẫn/cáp. Do đó, việc chọn dây/cáp trong mạng hạ áp liên quan chỗt chẽ với việc chọn thiết bị bảo vệ.  Chọn tiết diện dây dẫn kết hợp với chọn CB: Khi tính toán được dòng điện làm việc cực đại của phụ tải IB, chọn CB có dòng định mức In thỏa điều kiện: In  IB (1.3) Từ đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp của dây/cáp mà CB có khả năng bảo vệ. Icp = In (1.4) Từ điều kiện lắp đặt thực tế của dây/cáp tìm được hệ số hiệu chỉnh k. Từ đây, xác định dòng phát nóng cho phép tính toán Icptt : 𝐼cptt ≥ 𝐼cp 𝑘 (1.5) Chọn loại dây/cáp và tiết diện phù hợp có dòng phát nóng định mức (Icpđm) thỏa điều kiện: Icpđm  Icptt (1.6) Sau đó tính sụt áp U và kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép: TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 14 U  Ucp (1.7) Nếu điều kiện sụt áp cho phép không thỏa, cần tăng tiết diện dây lên và kiểm tra lại sụt áp. Nếu thỏa điều kiện sụt áp cho phép thì tiếp tục kiểm tra ổn định nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch: F  Fnh (1.8) Nếu điều kiện ổn định nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch không thỏa, cần tăng tiết diện dây lên cho đến khi điều kiện ổn định nhiệt được đảm bảo và kết thúc quá trình chọn dây/cáp kết hợp với CB.  Chọn tiết diện dây dẫn kết hợp với chọn cầu chì: Khi tính toán được dòng điện làm việc cực đại của phụ tảI IB, chọn dòng tác động của dây chảy cầu chì Idc thỏa điều kiện: Idc  IB (1.9) Sau đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp của dây/cáp mà cầu chì có khả năng bảo vệ: Icp = 1,31In nếu In  10A (1.10) Icp = 1,21In nếu 10A  In  25A (1.11) Icp = 1,1In nếu In  25A (1.12) Các bước xác định hệ số hiệu chỉnh k, dòng cho phép tính toán Icptt, dòng phát nóng định mức Icpđm, chọn tiết diện dây/cáp, kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép và điều kiện ổn định nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch tương tự như trên. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp và ổn định nhiệt:  Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp: Đối với mạng hạ áp, do trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải nên vấn đề đảm bảo điện áp rất quan trọng. Vì vậy, thường phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Bảng 1.9: Hệ số k7 phụ thuộc vào nhiệt độ đất. Mạch Sụt áp U U U% 1 pha: pha/pha U = 2.IB.( r0.cos + x0.sin)L 100𝛥𝑈 𝑈𝑑𝑚 1 pha: pha/trung tính U = 2.IB.( r0.cos + x0.sin)L 3 pha cân bằng: 3 pha (có hoặc không có trung tính) U = √3.IB.( r0.cos + x0.sin)L TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 15 Trong đó: IB: là dòng làm việc lớn nhất (A). r0: là điện trở của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài (/km) x0: là cảm kháng của dây dẫ trên một đơn vị chiều dài (/km) L: là chiều dài đường dây (km) : là góc pha giữa điện áp và dòng điện trong dây. Uđm: là điện áp dây định mức (V). r0 và x0 được xác định với các lưu ý sau: - Với dây đồng: r0 = 22,5 (mm2/km) F (tiết diện dây mm2) - Với dây nhôm: r0 = 36 (mm2/km) F (tiết diện dây mm2) - r0 được bỏ qua khi dây dẫn có tiết diện lớn hơn 55mm2 - x0 được bỏ qua khi dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn 50mm2 - Nếu không có thông tin nào khác chọn x0 = 0,08 /km Cos được chọn như sau: - Đối với phụ tải chiếu sáng: cos = 0,6  1 - Đối với phụ tải là động cơ: + Khi khởi động: cos = 0,35 + Ở chế độ bình thường: cos = 0,8 Trong thực tế, để đơn giản trong tính toán tổn thất điện áp có thể áp dụng công thức sau: U = Vd.I.L Với: Vd: là điện áp rơi trên một đơn vị chiều dài đường dây (V/A.km). I: là dòng điện phụ tải (A). L: là chiều dài của dây dẫn (km). Khi nhà chế tạo dây/cáp cho trước giá trị Vd thì có thể xác định tiết diện dây dẫn đảm bảo tổn thất điện áp qua bảng tra. Điều kiện kiểm tra tổn thất điện áp cho phép: Umax%  Ucp% Trong đó: Ucp%: là tổn thất điện áp cho phép Umax%: là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng. Ucp% =  5% Uđm theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9206-2012 ( 1.13) ( 1.14) ( 1.15) ( 1.16) TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 16 Ucp% = 3% Uđm theo tiêu chuẩn của Đức Din 18015. Nếu trong mạng có nhiều đoạn, nhiều nhánh thì phảI tìm điểm nào có tổn thất điện áp lớn nhất Umax% để so sánh.  Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch: Khi chưa mạng tải, nhiệt độ trong dây dẫn bằng với nhiệt độ môi trường. Khi ngắn mạch, nhiệt lượng trong dây dẫn sẽ sinh ra rất lớn và tỏa vào lớp cách điện. Nếu các thiết bị bảo vệ không cô lập sự cố kịp thời sẽ dẫn tới cách điện dây dẫn bị phá hủy. Cần phải kiểm tra khả năng chịu nhiệt của dây/cáp khi xuất hiện ngắn mạch theo biểu thức: 𝐼𝑁 2 . 𝑡 ≤ 𝐾𝑐𝑑𝐹 2 Hay: 𝐹 ≥ 𝐼𝑁.√𝑡 √𝐾𝑐𝑑 Trong đó: t: là thời gian tồn tại dòng ngắn mạch (s) IN: là dòng điện ngắn mạch (A) F: là tiết diện của dây/cáp (mm2) Kcđ: là hằng số đặc trưng cho loại cách điện (A2.s/mm4) Giá trị Kcđ được tra trong bảng 1.10 Bảng 1.10: Nhiệt độ cho phép của cáp theo loại cách điện và hằng số kcđ Cách điện Nhiệt độ cực đại (0C) Hằng số Kcđ Chế độ xác lập Chế độ kết thúc ngắn mạch Đồng Nhôm PVC 70 160 115 76 Cao su tổng hợp 85 135 135 90 PR, XLPE 90 143 143 94 Chọn dây trung tính: ( 1.17) ( 1.18) TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 17 Dòng chạy trong dây trung tính có thể coi như bằng 0. Tuy nhiên lưới 3 pha đi nuôi các căn hộ luôn có dòng chạy trong dây trung tính. Sự phát triển của các thiết bị biến đổi công suất trong các mạng lưới điện công nghiệp sẽ tạo các sóng hài. Các hài bội ba chạy trong dây trung tính được khuếch đại lên ba lần, có thể vượt quá giá trị cho phép. Do đó, cần đặc biệt lưu ý vấn đề này. Tiết diện dây trung tính có thể nhỏ hơn dây pha. Khi ấy cần lưu ý khả năng đặt thiết bị bảo vệ dây trung tính nếu nó không đảm nhận chức năng của dây bảo vệ. Tiêu chuẩn IEC 346-5.5.2 qui định về cách chọn dây trung tính: Dây đồng: Fpha ≤16mm2: FN = Fpha Fpha > 16mm2: FN ≤ Fpha Dây nhôm: Fpha ≤ 25mm2: FN = Fpha Fpha > 25mm2: FN ≤ Fpha Trong trường hợp Fpha >16mm2 (đối với dây đồng) và Fpha > 25mm2 (đối với dây nhôm) có thể chọn FN = 0.5Spha, nhưng lưu ý là dây trung tính phải có bảo vệ thích hợp. Giá trị FN được tra trong bảng 1.11 Bảng 1.11: Bảng tra chọn dây trung tính Tiết diện dây dẫn pha (mm2) S < 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 Tiết diện tối thiểu của dây trung tính (mm2) S < 25 25 (35) 25 (35) 35 50 70 70 95 120 150 (35) là tiết diện của dây trung tính lõi bằng nhôm TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 18 Bài 2: Lựa chọn khí cụ điện trong mạch trang bị điện 1. Áp to mát ( CB): Áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Do có ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời 3 pha và có khả năng tự động hóa cao nên áptômát mặc dù có giá đắt hơn vẫn ngày càng được dùng rộng rãI trong lưới điện hạ áp công nghiệp, dịch vụ cũng như lưới điện sinh hoạt. Áptômát được chế tạo với điện áp khác nhau: 400 (V), 440 (V), 500 (V), 600 (V), 690 (V) Người ta cũng chế tạo các loại áptômát 1 pha, 2 pha, 3 pha với số cực khác nhau: 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực . Áp to mát bảo vệ dây điện loại B ngắt điện khi dòng điện tăng gấp 3 đến 5 lần trị số thiết kế, loại C ngắt điện khi dòng điện lớn hơn gấp 5 đến 10 lần và loại D ngắt điện khi dòng điện lơn hơn 10 đến 20 lần  Phân loại các loại áp to mát:  MCB (Miniature Circuit Breaker) Aptomat loại nhỏ. Đây là dạng CB thu gọn (mini) chủ yếu dùng trong gia dụng, mạch điều khiển, thường có dòng cắt định mức và dòng cắt ngắn mạch thấp (125A/10kA) Hình 2.1: Các loại áptomat Hình 2.1: Đặc tuyến cơ cấu ngắt điện ( loại B, C và D) TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 19  MCCB (Molded Case Circuit Breaker) Aptomat kiểu khối. Đây là dạng CB tiêu chuẩn chủ yếu dùng trong công nghiệp, mạch động lực, thường có dòng cắt ngắn mạch lớn (có thể lên tới 150kA) MCCB có thiết bị bảo vệ quá tải và ngắn mạch có thể được điều chỉnh riêng biệt  RCCB (Residual Current Circuit Breaker) Là thiết bị chuyển mạch có chức năng nâng cao chống dòng rò (CB chống giật).  RCBO (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection) Là thiết bị chuyển mạch có khả năng chống dòng rò cũng như bảo vệ quá dòng ( CB tích hợp 2 chức năng ).  ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) Là thiết bị chuyển mạch có khả năng chống dòng rò, thực chất là loại MCCB hay MCB bình thường có thêm bộ cảm biến dòng rò. Loại này vừa bảo vệ ngắn mạch, vừa bảo vệ quá tải, vừa bảo vệ dòng rò (CB tích hợp 3 chức năng)  MPCB (Motor Protection Circuit Breakers) Là thiết bị chuyển mạch chuyên dụng cho động cơ. Các đặc tính của MPCB được thiết kế đặc biệt để bảo vệ động cơ, cho phép dòng vào nhưng ngăn chặn mọi tình trạng quá dòng (CB chuyên dụng cho động cơ)  ACB (Air Circuit Breaker) Hình 2.2: Cấu tạo của Áp to mát MCB Hình 2.3: Hình dạng ngoài của MCCB Hình 2.4: Hình dạng của áp to mát RCCB LS TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 20 ( 2.1 ) là thiết bị chuyển mạch loại không khí ( Ở đây buồng dập hồ quang là không khí nhé). ACB là thiết bị không thể thiếu trong các tủ hạ thế, tủ máy biến áp và tủ hòa đồng bộ máy phát điện ( phần điện nặng ).  VCB (Vacuum Circuit Breakers) Là thiết bị chuyển mạch loại chân không ( Ở đây buồng dập hồ quang là chân không nhé). VCB là thiết bị đặc thù không thể thiếu trong các tủ trung thế, thiết bị này thường được tích hợp sẵn trong hệ thống Tủ trung thế RMU. Thiết bị này hoạt động được trong môi trường điện áp cao ( có thể lên tới xxx KV).  Ký hiệu áp to mát: Ký hiệu của áptômát cho ở bảng dưới đây: Bảng 2.1: Ký hiệu của áp to mát Ký hiệu Số cực 1 cực 1 cực + TT 2 cực 3cực 4 cực Ngoài áptômát thông thường, người ta còn chế tạo loại áptômát chống rò điện. Áptômát chống rò tự động cắt mạch điện nếu dòng rò có trị số 30 mA, 100 mA hoặc 300 mA tùy loại. Việc lựa chọn Áptômát chủ yếu dựa vào. + Dòng điện tính toán đi trong mạch. + Dòng điện quá tải. + Điện áp mạng. + Tính thao tác có chọn lọc. Ngoài ra lựa chọn áptômát còn phải căn cứ vào tính chất làm việc của phụ tải là áptômát không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn thường xẩy ra trong điều kiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động dòng điện đỉnh của phụ tải. Tùy theo đặc tính của phụ tải ta chọn dòng điện định mức bảo vệ: Iđm = ( 1,25 ÷ 1,5) Itt Sau cùng Áptômát được chọn theo các số liệu kỷ thuật đã cho của nhà chế tạo TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 21 ( 2.2 ) ( 2.3 ) ( 2.4 ) ( 2.5 ) ( 2.6 ) ( 2.7 ) ( 2.8 ) a. Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt : Cầu ch được chọn theo 2 điều kiện sau: Uđm CB ≥ UđmLD Iđm CB ≥ Itt Trong đó: + Uđm CB : điện áp định mức của áp to mát. + Iđm CB : dòng định mức của áp to mát + Itt: dòng điện tính toán phụ tải Với thiết bị một pha (ví dụ các thiết bị điện gia dụng), dòng tính toán chính là dòng định mức của thiết bị điện: Itt = Iđmtb = 𝑃𝑑𝑚 𝑈𝑑𝑚∗𝑐𝑜𝑠 𝜑 Trong đó: + Idmtb: Là dòng định mức của thiết bị (A) + Udm: điện áp pha định mức bằng 220V + cos : lấy theo thiết bị điện Với đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh: cos = 1 Với quạt, đèn tuýp, điều hoà, tủ lạnh, máy giặt: cos = 0,8 Khi bảo vệ lưới ba pha, dòng tính toán xác định như sau: Itt = Pdm √3∗Udm∗cos φ Trong đó: + Udm: điện áp dây định mức của lưới điện bằng 380V + Cos : lấy theo thực tế b. Áp to mát bảo vệ một động cơ: Áp to mát bảo vệ một động cơ chọn theo hai điều kiện sau: 𝐼𝑑𝑚 ≥ 𝐼𝑡𝑡 = 𝐾𝑡 ∗ 𝐼𝑑𝑚𝐷 𝐼𝑑𝑚 ≥ 𝐼𝑚𝑚 𝛼 = 𝐾𝑚𝑚∗𝐼𝑑𝑚𝐷 𝛼 Kt: hệ số tải của động cơ, nếu không biết lấy Kt = 1, khi đó: 𝐼𝑑𝑚 ≥ 𝐼𝑑𝑚𝐷 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 22 ( 2.9 ) ( 2.10 ) ( 2.11 ) IdmD: dòng định mức của động cơ xác định theo công thức: IdmD = PdmD √3∗Udm∗cos φdm∗η Trong đó: Uđm= 380V là điện áp định mức lưới hạ áp của mạng 3 pha 380V Cos: hệ số công suất định mức của động cơ nhà chế tạo cho thường bằng 0.8 : hiệu suất của động cơ, nếu không biết lấy Kmm: hệ số của động cơ nhà chế tạo cho, thường Kmm= (4 7) 𝛼: hệ số lấy như sau: Với động cơ mở máy nhẹ hoặc mở máy không tải (máy bơm, máy cắt gọt kim loại), 𝛼 =2.5 Với động cơ mở máy nặng hoặc mở máy có tải (cần cẩu, cần trục, máy nâng), 𝛼 =1.6 c. Áp to mát bảo vệ 2, 3 động cơ: Trong thực tế, cụm hai, ba động cơ nhỏ hoặc cụm động cơ lớn cùng một, hai động cơ nhỏ ở gần có khi được cấp điện chung bằng một áp to mát. Trường hợp này cũng được chọn theo hai điều kiện sau:  n dmtbitidm IKI 1 *      1 1 max * n dmtbitimm dm IKI I : lấy theo tính chất của động cơ mở máy. Ví dụ: Yêu cầu chọn áptômát cho 1 máy bơm có Uđm = 380V, Pđm = 12 KW, cos 𝜑 = 0,85, ղ đm = 0,9 Giải Xác định dòng điện định mức của máy bơm: Iđm máy bơm = 𝑃đ𝑚 √3.𝑈đ𝑚.cos 𝜑.ղđ𝑚 = 12 √3.0,38.0,85.0,9 = 23,83 A Tùy theo đặc tính của phụ tải ta chọn dòng điện định mức bảo vệ bằng 125%, 150% hay lớn hơn với dòng điện tính toán mạch . Iđm cb = 1,5.Iđm máy bơm = 1,5.23,83 = 35,74 A Điều khiện chọn CB: TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 23 ( 2.11 ) ( 2.12 ) Uđm CB ≥ Uđm mạng Iđm CB ≥ Iđm máy bơm Có thể chọn áptômát MCCB LS ABN 103c 40A 3P 2. Nút ấn: Nút ấn là khí cụ điện dùng để đóng ngắt các thiết bị điện bằng tay. Các cặp tiếp điểm trong nút ấn sẽ chuyển trạng thái khi có ngoại lực tác động, còn khi không có ngoại lực tác động thì các tiếp điểm của nút ấn sẽ trở về trạng thái ban đầu. Thông thường nút ấn có nhiệm vụ khởi động, dừng, đảo chiều quay động cơ thông qua công tắc tơ và rơle. Theo kết cấu thì người ta chia ra làm hai loại nút ấn là nút ấn đơn và nút ấn kép. Nút ấn đơn có 2 loại là nút ấn đơn thường mở và nút ấn đơn thường đóng. Nút ấn kép thì có cả tiếp điểm thường mở và tiếp điểm thường đóng (Hình 2.6) Hình 2.7: Ký hiệu của nút ấn đơn thường mở (a), Nút ấn đơn thường đóng (b) và nút ấn kép (c) Nút ấn thường được lựa chọn theo điều kiện điện áp định mức, dòng điện định mức và kiểu loại Điều kiện lựa chọn là: U đm nút ấn ≥ U đm mạng (a) (b) (c) Hình 2.5: Hình ảnh t Hình 2.6: Tổng quan nút ấn TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 24 I đm nút ấn ≥ Itt Trong đó: U đm nút ấn: Điện áp định mức của công tắt hay nút ấn U đm mạng: Điện áp định mức của mạng điện I đm nút ấn: Dòng điện định mức của công tắc hay nút ấn Itt: Dòng điện tính toán của mạng điện 3. Công tắc tơ Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để khống chế tự động và thường xuyên đóng cắt các mạch điện động lực từ xa có điện áp lên tới 500V. Tần số đóng cắt của công tắc tơ có thể lên tới 1500 lần/giờ. Công tắc tơ được phân loại theo Theo dòng điện: Công tắc tơ 1 chiều, Công tắc tơ xoay chiều Theo nguyên lý truyền động: Công tắc tơ điện từ, Công tắc tơ hơi ép, Công tắc tơ thuỷ lực Theo kết cấu: Công tắc tơ lắp ở nơi có chiều cao bé, Công tắc tơ lắp ở nơi có chiều rộng bé  Ký hiệu: - Cuộn dây - Tiếp điểm chính - Tiếp điểm phụ  Nguyên lý hoạt động của công tắc tơ Sự làm việc của Contactor điện từ dựa trên nguyên tắc lực điện từ, khi ta cung cấp một điện áp U = (85  100)% Uđm vào cuộn dây, nó sẽ sinh ra từ trường, từ trường này sẽ tạo ra lực từ có lực lớn hơn lực kéo lò xo của hệ thống truyền động. Nó sẽ hút lõi sắt phần động để khép kín mạch từ. Hệ Hình 2.8: Hình dạng ngoài công tắc tơ TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 25 ( 2.13 ) ( 2.14 ) thống tiếp điểm sẽ thay đổi trạng thái. Nếu như ở điều kiện bình thường (khi cuộn dây chưa có điện), tiếp điểm là đóng thì khi cho điện vào cuộn dây, tiếp điểm sẽ mở ra. Ngược lại, nếu như ở điều kiện bình thường (khi cuộn dây chưa có điện), tiếp điểm là mở thì khi cho điện vào cuộn dây, tiếp điểm sẽ đóng lại. Tính chọn công tắc tơ Dựa vào dòng điện định mức của tải và căn cứ vào tính chất của phụ tải làm việc gián đoạn hay liên tục và căn cứ vào dãy dòng điện, điện áp định mức của Contactor từ đó ta lựa chọn công tắc tơ cho thích hợp Uđm CTT ≥ Uđm lưới Iđm CTT ≥ Iđm lưới Trong đó: Uđm CTT: Điện áp định mức của công tắc tơ Uđm lưới : Điện áp định mức của lưới điện Iđm CTT: Dòng điện định mức của công tắc tơ Iđm lưới: Dòng điện định mức của lưới điện Ví dụ: Giả sử có tải động cơ điện có thông số như sau: – Từ công suất động cơ ta tính ra dòng điện định mức khi động cơ là việc ổn định I tt= P √3 .Udm .cos 𝜑.ղđ𝑚 = 25 √3 .0,38.0,85.0,9 = 49,65 A Hình 2.9: Công tắc tơ lúc bình thường Hình 2.10: Công tắc tơ lúc tác động TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 26 Do Kmm =5 Chọn Iđóng CTT = 49,65 . 5 ≈ 248 A Dòng điện của contactor bạn chọn Iđm CTT =Itt x hệ số khởi động. Hệ số khởi động lấy 1,2-1,4 Idm Vậy dòng Iđm CTT =49,65×1,4=69,51 A. Ta chọn contactor dòng làm việc từ 75 A trở lên là được, dòng của rơ le nhiệt bằng dòng của contactor. Theo tính toán chi tiết, ta chọn chính xác như thế, nhưng thông thường chọn theo kinh nghiệm như sau: – Idm = Itt x 2 – Iccb = Idm x 2 – Ict = (1,2-1,5)Idm Ta nên chọn dòng contactor cao hơn để đảm bảo làm việc lâu dài nhưng cũng phù hợp, không nên cao quá sẽ tăng chí phí và thay đổi thiết kế khi kích thước thay đổi. 4. Rơ le trung gian và rơ le thời gian  Rơ le trung gian: Rơle trung gian là khí cụ điện được dùng nhiều trong các mạch điện công nghiệp. Cấu tạo của rơle trung gian gồm có cuộn dây, mạch từ và nhiều cặp tiếp điểm thường đóng và thường mở. Rơle trung gian có khả năng chuyển mạch lớn và công suất tiêu thụ bé nên được dùng nhiều trong thực tế như thực hiện các quá trình điều khiển trung gian, truyền và khuếch đại tín hiệu, hoặc chia tín hiệu từ rơle chính đến nhiều bộ phận khác nhau của mạch điều khiển và bảo vệ  Ký hiệu  Nguyên lý hoạt động Hình 2.11: Hình dạng ngoài của rơ le trung gian Cuộn dây rơ le trung gian Các tiếp điểm thường mở và thường đóng của rơ le trung gian TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 27 ( 2.15 ) ( 2.16 ) Nguyên lý hoạt động của rơ le trung gian là dựa trên nguyên lý điện từ. Khi đưa điện áp xoay chiều thích hợp vào hai đầu cuộn dây của rơ le thì phần cảm sẽ hút phần ứng làm đóng, mở hệ thống tiếp điểm. Khi cắt dòng điện của cuộn dây ro le thì các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu. Bộ tiếp xúc (hệ thống tiếp điểm) của các rơle trung gian thường có số luợng tương đối lớn, thường lớn hơn rất nhiều so với các rơle dòng điện, rơle điện áp cũng như các loại rơle khác. Rơle trung gian chỉ làm việc ở mạch điều khiển nên nó chỉ có tiếp điểm phụ mà không có tiếp điểm chính. Cường độ dòng điện đi qua các tiếp điểm là như nhau. 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 - 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. Ví dụ: Dưới đây là ví dụ về đảo chiều trạng thái đèn sáng khi tác dụng vào nút ấn: Khi chưa tác động ( Hình a) và khi tác động nút ấn ( Hình b) Hình 2.12: Rơ le trung gian lúc chưa tác động Hình 2.13: Rơ le trung gian khi tác động TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 28  Rơ le thời gian 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  Thông thường người ta phân loại rơle thời gian như sau: + Rơle thời gian tác động trễ khi có điện ON DELAY + Rơle thời gian tác động trễ khi mất điện OFF DELAY  Rơ le thời gian ON DELAY 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 đóng 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. Ký hiệu: Hình 2.14: Rơ le thời gian Cuộn dây ON DELAY Đóng chậm Mở chậm Liên động Tiếp điểm ON DELAY Hình a Hình b TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 29  Rơ le thời gian OFF DELAY Khi cấp nguồn 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 vào cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tác động không tính thời gian trở về 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 Ký hiệu: 5. Rơ le nhiệt Rơle nhiệt là một loại khí cụ điện để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải, thường kết hợp với Contactor. Nó được dùng ở điện áp xoay chiều đến 500V, tần số 50Hz. Một số kết cấu mới của rơle nhiệt có dòng điện định mức đến 150A, có thể dùng ở lưới điện một chiều có điện áp đến 440V. Rơle nhiệt được đặt trong tủ điện, trên bảng điện, trước hoặc sau bộ phận bắt dây dẫn. Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì nó có quán tính nhiệt lớn, phải có thời gian để phát nóng. Do đó nó chỉ tác động sau vài giây đến vài phút khi bắt đầu có sự cố. Vì vậy nó không thể dùng để bảo vệ ngắn mạch. Thường khi dùng rơle nhiệt bảo vệ quá tải, ta phải dùng kèm cầu chì loại "aM" để bảo vệ ngắn mạch . Cuộn dây OFF DELAY Tiếp điểm OFF DELAY Đóng nhanh Mở nhanh Liên động TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 30 (1) (2) (3) Đặc tính cơ bản của rơle nhiệt là quan hệ giữa thời gian tác động và dòng điện phụ tải chạy qua (đặc tính Ampe- Giây). Mặt khác, để đảm bảo yêu cầu giữ được tuổi thọ lâu dài cho thiết bị theo đúng số liệu kỹ thuật của nhà sản xuất, các đối tượng cần bảo vệ cũng có đặc tính Ampe- Giây (đường 1 hình 2.14). Rơle nhiệt được chọn lựa đúng, nghĩa là đường đặc tính Ampe-Giây của nó (đường 2 hình 2.14) thấp hơn một ít và gần sát đường đặc tính Ampe-Giây của đối tượng cần bảo vệ (đường 1). Chọn thấp quá sẽ không tận dụng được công suất của thiết bị cần bảo vệ, ngược lại nếu chọn cao quá sẽ làm giảm tuổi thọ thiết bị. Trong thực tế sử dụng, cách lựa chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của rơle nhiệt bằng dòng định mức của thiết bị cần bảo vệ và rơle nhiệt tác động ở giá trị Itđ = (1,2 - 1,3)Iđm (đường 3). Ngoài ra, khi nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi, dòng điện tác động rơle cũng thay đổi theo làm cho sự bảo vệ kém chính xác. Thông thường, nhiệt độ môi trường xung quanh tăng, dòng điện tác động giảm, vì thế ta cần phải hiệu chỉnh lại vít (núm) điều chỉnh. Ví dụ: Giả sử có tải động cơ điện 3 pha, Uđm = 380V, Pđm = 5KW, cos 𝜑 = 0,85. Ta tính chọn như sau: – Từ công suất động cơ ta tính ra dòng điện định mức khi động cơ là việc ổn định, cos 𝜑 = 0,85 Hình 2.14: Hình dạng và các thông tin kỹ thuật của Rơ le nhiệt MT-32 (22- 32A) LS Hình 2.15: Các đường đặc tính của rơ le nhiệt TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 31 Itt = P √3 x Udm x cos 𝜑 = 5 √3 x 0,38 x 0,85 = 8,96 A Dòng rơ le nhiệt ta chọn với hệ số khởi động từ 1,2 – 1,4 lần Iđm, ta chọn dòng rơ le nhiệt là Iđm = 1,4 x Itt = 1,4 x 8,96 = 12,55 A Vậy dòng rơ le nhiệt ta chọn là 18A. Các rơ le nhiệt thường có dải chỉnh dòng, đặt dòng làm việc, ta có thể chọn dòng dư ra để có thể điều chỉnh được khi sử dụng tải Bài tập 1. Chọn áptômát loại nào sau đây nếu dòng điện định mức của phụ tải là 16A? A. 20A. B. 40A. C. 32A. D. 25A. 2. Một trong những phương pháp lựa chọn nhanh các khí cụ điện ta dùng: A. Bảng Catalog. B. Giáo trình. C. Khảo sát. D. Nhờ tư vấn. 3. Điện áp đặt vào mạch điều khiển là 220VAC chọn công tắc tơ có điện áp cuộn hút là: A. 220V xoay chiều. B. 220A xoay chiều. C. 220V một chiều. D. 220A một chiều. 4. Rơ le nhiệt là khí cụ điện dùng để: a. Bảo vệ ngắn mạch; b. Bảo vệ quá tải; c. Bảo vệ thiếu điện áp. d. Bảo vệ ngắn mạch và quá tải. 5. Công dụng của rơ le nhiệt là: a. Tự động đóng, cắt mạch khi có sự cố quá tải. b. Bảo vệ ngắn mạch cho động cơ. c. Tự động cắt mạch khi đạt đến nhiệt độ cần thiết. d. Cả a,b và c đúng 6. Tính toán cho hệ thống điều khiển động cơ bơm nước có: Uđm = 220V, công suất 1,5 KW, cos 𝜑 = 0,9, ղ đm = 0,9, Kmm = 4 7. Tính toán cho hệ thống điều khiển động cơ cần cẩu có công suất Uđm = 380V, Pđm = 22KW, cos 𝜑= 0,85, ղ đm = 0,9 8. Tính toán cho hệ thống điều khiển cầu trục nâng hạ có 3 động cơ lần lượt có : TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 32 Phần 2: Giới thiệu về phần mềm CADe-SIMU Giới thiệu: CADe-SIMU là phần mềm tiện lợi trong việc vẽ các sơ đồ mạch điện công nghiệp, được hỗ trợ đầy đủ các kí hiệu của các thiết bị dùng trong công nghiệp như nguồn vào, contactor, aptomat, rơ le,... Việc đưa ra sơ dồ điều khiển trong công nghiệp khá đơn giản đối với phần mềm này, giúp kỹ sư vẽ mạch nhanh chóng và đồng thời có thể mô phỏng. 1. Khởi động phần mềm CADe- SIMU Sau khi down thành công phần mềm CADe – SIMU tiến hành giải nén và chạy tập tin CADe_SIMU.exe như hình 3.1 2. Hệ Bật AT1 cấp nguồn cho toàn mạch chuẩn bị làm việc. Lúc này máy biến áp T0 có nguồn bằng cỏch bật AT3 để cung cấp cho mạch điều khiển, mạch chiếu sáng cục bộ. Muốn động cơ trục chính làm việc, ấn START 1F hoặc START 1R; Muốn ngừng truyền động, ấn nút dừng STOP; Muốn động cơ 2M làm việc, ấn START 2; Muốn ngừng truyền động, ấn nút dừng STOP; Quá trình gia công chi tiết muốn có chiếu sáng cục bộ phải bật công tắc S0; Muốn làm mát cho chi tiết gia công phải bật AT2. 1. Các liên động và bảo vệ: - Liên động khoá sự làm việc đồng thời của các khởi động từ 1KF-1KR bằng các tiếp điểm thường đóng 1KF và 1KR; - Rơ le nhiệt OL1 bảo vệ quá tải cho động cơ trục chính 1M. Hình 3.1: Khởi động phần mềm CADe-SIMU TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 33 - Rơ le nhiệt OL2 bảo vệ quá tải cho động cơ 2M. - Các động cơ 1M, 2M và 3M được nối đất để đảm bảo an toàn cho người vận hành. - Công tắc hành trình LS để khống chế khoảng di chuyển của bàn TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO 34 Tài liệu tham khảo: [1]- Giáo trình Cung cấp điện, Tổng cục dạy nghề ban hành năm 2013. [2]- Giáo trình Khí cụ điện, Tổng cục dạy nghề ban hành năm 2013 [3]- Nguyễn Xuân Phú , Giáo trình cung cấp điện, NXB KHKT 2010 [4]- Nguyễn Minh Hương, Giáo trình khí cụ điện Trang bị điện, NXB Hà Nội, 2007