(NB) Giáo trình Khí cụ điện cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm và công dụng của khí cụ điện; Khí cụ điện đóng cắt; Khí cụ điện bảo vệ; Khí cụ điện điều khiển. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 2 dưới đây.
Bài Khí cụ điện bảo vệ Mục tiêu: - Phân tích cấu tạo nguyên lý hoạt động loại khí cụ điện bảo vệ; - Phát xử lý sai hỏng loại khí cụ điện bảo vệ; - Có ý thức, trách nhiệm học tập 2.1 Nam châm điện 2.1.1 Cấu tạo Nam châm điện phận quan trọng khí cụ điện Nó hoạt động dựa nguyên lý cảm ứng điện từ Nam châm điện dùng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác như: tự động hóa, loại rơle, Contactor, Trong cơng nghiệp, dùng cần trục để nâng kim loại Trong truyền động điện, dùng ly hợp, van điện từ, Trong sinh hoạt hàng ngày, nam châm điện ứng dụng rộng rãi như: chuông điện, loa điện, Gồm hai phận chính: - Cuộn dây (phần điện) - Mạch từ (phần từ) Trong thực tế, ta thường gặp hai loại sau: Loại có nắp chuyển động: - Cấu tạo: gồm có cuộn dây, lõi sắt từ (phần cố định phần di động) Loại khơng có nắp: - Cấu tạo: gồm cuộn dây lõi sắt từ Đối với loại này, vật liệu sắt thép bị hút xem nắp Hình 1: Loại có nắp chuyển động 37 2.1.2 Nguyên lý làm việc phân loại Sự làm việc nam châm điện dựa nguyên tắc điện từ, cuộn dây có N vịng dây quấn bố trí mạch từ Cho dòng điện I qua cuộn dây sinh từ trường, vật liệu sắt từ đặt từ trường bị từ hóa phân cực tính Từ thông xuyên qua vật liệu sắt từ theo đường khép kín Theo quy định, chỗ từ thơng vật liệu sắt từ gọi cực bắc (N), chỗ từ thông vào gọi cực nam (S) Hình 3-2 ta thấy, cực tính vật liệu sắt từ khác dấu với cực tính cuộn dây nên vật liệu sắt từ bị hút phía cuộn dây lực hút điện từ F F k i2 2 Hình 2: Nam châm điện khơng có nắp Nếu lực F đạt giá trị ≥ lực phản hồi lò xo, tức dòng điện I đạt giá trị dòng điện tác động (I = Itd), nắp từ bắt đầu di chuyển phía thân từ, q trình di chuyển nắp từ có tốc độ tăng dần khe hở khơng khí () bị giảm Nếu đổi chiều dịng điện cuộn dây từ trường đổi chiều, vật liệu sắt từ sau từ hóa có cực tính khác dấu với cực tính cuộn dây, vật liệu sắt từ bị hút phía cuộn dây Vì vậy, lõi từ mang cuộn dây có dịng điện, từ trường làm cho nắp bị từ hóa hút nắp phía lõi Khi dịng điện cuộn dây giảm tới giá trị mà lực F khơng cịn đủ lớn để thắng lực phản hồi lò xo, nắp từ bị kéo rời, mặt cực từ trở vị trí ban đầu Giá trị dịng điện mà nắp từ bắt đầu rời mặt cực gọi dòng điện trở (Itv), hay dòng điện nhả Tỷ số: ktv I tv I td gọi hệ số trở 38 Phân loại: Có nhiều cách phân loại: - Dựa vào tính chất dịng điện: có loại chiều loại xoay chiều Trị số dòng điện cuộn dây phụ thuộc vào điện kháng cuộn dây tỷ lệ với khe hở khơng khí - Dựa vào hình dáng: - Loại hút chập hay hút quay, nắp quay quanh trục - Loại hút thẳng: nắp hút thẳng phía lõi - Loại hút ống (còn gọi loại piston) - Dựa vào cách đấu cuộn dây vào nguồn điện: - Đấu nối tiếp: Phụ tải mắc nối tiếp với cuộn dây, gọi cuộn dây dịng điện Hình Đấu nối tiếp - Đấu song song (hình 3-4): Dịng điện cuộn dây phụ thuộc vào tham số cấu điện từ điện áp nguồn điện, gọi cuộn dây điện áp Hình Đấu song song cuộn dây 2.1.3 Ứng dụng nam châm điện Nam châm điện đuợc ứng dụng nhiều thiết bị nâng hạ, thiết bị phanh hãm, cấu truyền lực chuyển động (bộ ly hợp) Nam châm điện nâng hạ (hình 5): Thường dùng nhiều cần trục, đặc biệt nhà máy chế tạo khí luyện kim 39 Nam châm điện nâng hạ (hình 5) có cuộn dây quấn lõi sắt từ 2, sau đổ đầy lớp nhựa Mặt cực bắt chặt vào lõi nam châm bu lông Dây dẫn mềm để đưa điện áp vào cuộn dây Phần cuộn dây bảo vệ vành làm vật liệu không dẫn từ (như thép mangan cao cấp) Lực nâng nam châm điện tùy thuộc loại tải trọng cần di chuyển: Hình Hình dạng chung nam châm điện nâng hạ Nam châm điện phanh hãm: Thường dùng để hãm phận chuyển động cần trục, trục máy cơng cụ, Có nhiều kết cấu thiết bị hãm thơng dụng nam châm điện kiểu guốc phanh, kiểu băng, kiểu đĩa Thường có hai loại: - Nam châm điện hãm có hành trình dài - Nam châm điện có hành trình ngắn Bộ ly hợp điện từ: Thường dùng nam châm điện dòng điện chiều kết hợp với đĩa ma sát để làm nhiệm vụ truyền chuyển động quay (bộ ly hợp) để phanh hãm (dừng xác) phận chuyển động máy cơng cụ Nó chế tạo hai loại: loại phía loại ly hợp hai phía Bộ ly hợp điện từ sử dụng nhiều năm gần để tự động hóa q trình điều khiển chạy dừng phận khí máy móc gia cơng cắt gọt kim loại mà dùng động điện kéo Lưu ý: Khi sử dụng ly hợp cần thực kiểm tra định kỳ ba tháng lần gồm: - Kiểm tra độ mòn chổi than, vành trượt - Kiểm tra cách điện cuộn dây - Kiểm tra khe hở khơng khí 40 Trường hợp khơng truyền momen quay (có tượng trượt đĩa thép ma sát làm nóng đột ngột) phải dừng máy kiểm tra tình trạng phun dầu làm nguội, trị số khe hở khơng khí, tình hình mặt đĩa ma sát, riêng khe hở hành trình hút, cần phải theo hướng dẫn nhà chế tạo 2.1.4 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng Hư hỏng cuộn dây: Ngắn mạch cục vòng dây cách điện xấu Ngắn mạch dây dẫn cách điện xấu ngắn mạch dây dẫn vòng dây quấn đặt giao mà khơng có lót cách điện Đứt dây quấn Điện áp tăng cao điện áp định mức cuộn dây Cách điện cuộn dây bị phá hủy cuộn dây bị q nóng tính tốn thơng số quấn lại sai điện áp cuộn dây nâng cao q, lõi thép hút khơng hồn tồn điều chỉnh khơng hành trình lõi thép Do nước emunxi, muối, dầu, khí hóa chất mơi trường xâm thực làm chọc thủng cách điện vòng dây 2.1.5 Sửa chữa nam châm điện Lựa chọn nam châm điện phải cơng suất, dịng điện, điện áp chế độ làm việc tương ứng Kiểm tra loại trừ nguyên nhân bên gây hư hỏng cuộn dây quấn lại cuộn dây theo mẫu tính tốn lại cuộn dây điện áp cơng suất tiêu thụ theo yêu cầu Khi quấn lại cuộn dây, cần làm công nghệ kỹ thuật quấn dây, yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền tuổi thọ cuộn dây 2.2 Rơ le điện từ 2.2.1 Cấu tạo Rơle kiểu điện từ có cấu tạo gồm phần chủ yếu sau (hình6) Phần mạch từ: (lõi sắt) - Phần cố định (phần tĩnh) Để chống rung, lõi sắt phần tĩnh có vịng ngắn mạch - Phần nắp từ (phần động) 41 Hình Cấu tạo Rơle Phần động lực: Cuộn dây nam châm tùy thuộc đại lượng dòng điện vào mà kết cấu phù hợp Phần tiếp xúc (hệ thống tiếp điểm): - Tiếp điểm thường đóng - Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng: loại tiếp điểm trạng thái kín mạch (có liên lạc điện với nhau), cuộn dây nam châm rơle trạng thái nghỉ (không cung cấp điện) Tiếp điểm thường mở: loại tiếp điểm trạng thái hở mạch (không liên lạc điện với nhau), cuộn dây nam châm rơle trạng thái nghỉ (không cung cấp điện) Ký hiệu: Cuộn dây: Tiếp điểm: Thường mở Thường đóng 2.2.2 Nguyên lý hoạt động Sự làm việc rơle điện từ dựa nguyên tắc lực điện từ (lý luận tương tự nguyên lý nam châm điện): 42 - Khi cuộn dây hút (hình 3-6) có điện sinh từ trường, lực từ hút nắp từ để khép kín mạch từ Hệ thống tiếp điểm thay đổi trạng thái, tiếp điểm thường đóng mở tiếp điểm thường mở đóng lại - Khi cuộn dây hút điện, lò xo phản hồi kéo nắp từ vị trí ban đầu, trả tiếp xúc vị trí ban đầu chuẩn bị cho lần làm việc Biện pháp chống rung cho rơle điện từ: Biện pháp hiệu sử dụng để chống rung phần nắp (hình 3-6) bố trí vịng ngắn mạch mạch từ phần tĩnh Vòng ngắn mạch thực chất vòng dây dẫn đồng, tiết diện tròn chữ nhật bao quanh phần tiết diện trụ hai trụ bìa phần lõi sắt tĩnh (hình 7) Hình Vịng ngắn mạch lắp đặt lõi sắt Khi cấp dòng điện xoay chiều vào cuộn dây rơle điện từ, trình điện từ hình thành mạch từ tóm tắt sau (hình 8): Hình Phân bố từ thơng bên mạch từ xét đến ảnh hưởng vòng chống rung - Dòng điện qua cuộn dây (N vịng) hình thành sức từ động F - Sức từ động F tạo từ thơng F khép kín mạch từ - Khi từ thơng F đến vị trí chứa vịng ngắn mạch, từ thơng xem chia thành hai thành phần: F1 F2 Thành phần F1 vào khu vực 43 bao bọc vòng ngắn mạch, thành phần F2 không qua khu vực Các thành phần từ thơng F1 F2 có đặc tính trùng pha thời gian với trùng pha thời gian với từ thông F tổng - Khi thành phần từ thông F1 (biến thiên thời gian) xuyên qua tiết diện bao bọc vòng ngắn mạch, bên vịng ngắn mạch hình thành sức điện động cảm ứng e (thành phần sức điện động e chậm pha thời gian so với F0 góc 900) Vì vịng ngắn mạch nên hình thành dịng điện cảm ứng Inm Dòng cảm ứng Inm tạo từ thông F đối kháng lại từ thông F1 - Chúng ta xem thành phần từ thơng F3 gần trùng pha thời gian với dòng điện Inm - Tại khoảng khe hở khơng khí mạch từ xét thêm ảnh hưởng thành phần từ thông F3 móc vịng quanh vịng ngắn mạch + Trong phạm vi bao bọc vịng ngắn mạch, từ thơng xun qua thành phần từ thơng (F1- F3) Trong phạm vi này, thành phần từ thông F1 F3 có tính chất đối kháng + Trong phạm vi khơng bao bọc vịng ngắn mạch, từ thơng xun qua thành phần từ thơng (F2+F3) Trong phạm vi này, thành phần từ thông F2 F3 có tính chất trợ từ + Sau qua vịng ngắn mạch, từ thông mạch từ xem bảo toàn Lực hút nam châm tạo mặt cực từ thành phần từ thông (F1- F3)= F từ thơng (F2+F3) = F//tạo nên Q trình điện từ vừa trình bày tóm tắt qua giản đồ vector pha hình Hình Giản đồ vector pha thể thành phần từ thơng hình thành mạch từ Từ hình ta thấy, từ thơng F tổng mạch từ có dạng: F = Fm.sin(t) 44 Các thành phần từ thông có tính chất sớm pha từ thơng F, ngược lại, thành phần từ thông trễ pha so với từ thông F Các biểu thức tức thời thành phần từ thơng thời gian viết lại sau: - Ta gọi Fnc1 lực hút nam châm F hình thành - Ta gọi Fnc2 lực hút nam châm F// hình thành Lực hút nam châm tổng tạo khe hở khơng khí tổng hai lực hút Fnc1 Fnc2 Các thành phần lực hút trình bày hình 10 Hình 10 Lực hút nam châm sinh có sử dụng vịng ngắn mạch Trong hình 10, nhận xét: với phương pháp tính tốn vịng ngắn mạch thích hợp, giá trị nhỏ lực hút nam châm tổng lớn phản lực lò xo, tượng rung nắp nam châm triệt tiêu hẳn Giả sử trạng thái nắp nam châm hút sát thân nam châm, điện áp nguồn cung cấp vào cuộn dây giảm thấp, dòng điện qua cuộn dây giảm theo làm giá trị từ thông qua mạch giảm tương ứng Sự kiện dẫn đến lực hút nam châm giảm Nếu điện áp nguồn tiếp tục giảm đến mức lực hút nam châm nhỏ phản lực lò xo Hiện tượng rung nắp nam châm xuất trở lại 45 2.3 Rơle nhiệt 2.3.1 Cấu tạo Rơle nhiệt loại khí cụ điện để bảo vệ động mạch điện khỏi bị tải, thường kết hợp với Contactor Nó dùng điện áp xoay chiều đến 500V, tần số 50Hz Một số kết cấu rơle nhiệt có dịng điện định mức đến 150A, dùng lưới điện chiều có điện áp đến 440V Rơle nhiệt đặt tủ điện, bảng điện, trước sau phận bắt dây dẫn Rơle nhiệt khơng tác động tức thời theo trị số dịng điện có qn tính nhiệt lớn, phải có thời gian để phát nóng Do tác động sau vài giây đến vài phút bắt đầu có cố Vì khơng thể dùng để bảo vệ ngắn mạch Thường dùng rơle nhiệt bảo vệ tải, ta phải dùng kèm cầu chì loại "aM" để bảo vệ ngắn mạch Hình 11: Cấu tạo rơ le nhiệt 46 Do yêu cầu giảm chấn động đảm bảo độ tin cậy làm việc khởi động từ cần ý điều kiện lắp đặt: Lắp chiều qui định tư làm việc khởi động từ Gá lắp cứng vững, khơng gây rung động đóng cắt Đảm bảo hoạt động linh hoạt cấu khí, khởi động từ kép có khóa chéo địn gánh khí Đảm bảo độ tiếp điểm, rãnh trượt nắp tự động để chống tiếp xúc hở mạch từ (cuộn hút tải bị nóng cháy) Trước sử dụng Contactor khởi động từ, cần thiết phải kiềm tra thông số điều kiện phụ tải phải phù hợp với yêu cầu nêu 3.2.3 Độ bền điện tiếp điểm Độ bền chịu mài mòn điện tiếp điểm định tuổi thọ tiếp điểm, yếu tố để ảnh hưởng đến mài mòn tiếp điểm là: Kết cấu tiếp điểm thân Contactor Công nghệ sản xuất tiếp điểm Quá trình sử dụng, vận hành, bảo quản sữa chữa Một yếu tố khách quan để đảm bảo tuổi thọ cho Contactor khởi động từ phải đảm bảo phạm vi sử dụng vận hành bảo quản sữa chữa Nhất khởi động từ làm việc chế độ khắc nghiệt (môi trường nhiều bụi bẩn, nhiều khí ăn mịn hóa học, động khởi động đóng ngắt liên tục ) 3.2.4 Đặc tính kỹ thuật ứng dụng Khởi động từ có tuổi thọ cao đạt từ triệu đến triệu lần thao tác Khởi động từ điều khiển động điện từ (0,6 810) KW làm việc tin cậy điện áp lưới giới hạn từ (85 105)% Uđm Khi điện áp lưới hạ thấp đến (35 40)% trị số định mức Khởi động từ ngắt tin cậy Khởi động từ sử dụng rộng rãi để điều khiển từ xa việc đóng, cắt đảo chiều quay động điện KĐB rôto lồng sóc 3.3 Rơle trung gian rơ le tốc độ 3.3.1 Rơ le trung gian Rơle trung gian khí cụ điện dùng để khuếch đại gián tiếp tín hiệu tác động mạch điều khiển hay bảo vệ 75 Trong mạch điện, rơle trung gian thường nằm hai rơle khác (vì điều nên có tên trung gian) 3.3.1.1 Cấu tạo Cuộn dây hút rơle trung gian thường cuộn dây điện áp khơng có khả điều chỉnh giá trị điện áp Do vậy, yêu cầu quan trọng rơle trung gian độ tin cậy tác động Phạm vi giá trị điện áp làm việc rơle trung gian thường Uđm +15% Hệ thống tiếp điểm phụ thuộc vào loai rơ le có tiếp điểm phụ khơng có tiếp điểm chính, tiếp điểm thường nhỏ giống 3.3.1.2 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động rơ le trung gian dựa nguyên lý điện từ Khi đưa điện áp xoay chiều thích hợp vào hai đầu cuộn dây rơ le phần cảm hút phần ứng làm đóng, mở hệ thống tiếp điểm Khi cắt dịng điện cuộn dây ro le tiếp điểm trở trạng thái ban đầu Bộ tiếp xúc (hệ thống tiếp điểm) rơle trung gian thường có số luợng tương đối lớn, thường lớn nhiều so với rơle dòng điện, rơle điện áp loại rơle khác Rơle trung gian làm việc mạch điều khiển nên có tiếp điểm phụ mà khơng có tiếp điểm chính Cường độ dòng điện qua tiếp điểm 3.3.1.3 Tính chọn ro le trung gian Khi tính chọn rơ le trung gian ta cần ý điểm sau: - Điện áp định mức rơ le: Uđm = Umạng - Dòng điện định mức: Iđm role > Itt ( Itt dịng điện tính tốn mạch) - Số lượng tiếp điểm - Loại tiếp điểm thường đóng thường mở - Cắn vào nhu cầu sử dụng kết hợp với điểm để chọn loại rơ le có thơng số thích hợp 3.3.1.4 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng Hư hỏng tiếp điểm: Nguyên nhân: Lực ép tiếp điểm không đủ Giá đỡ tiếp điểm không phẳng, cong, vêng Bề mặt tiếp điểm bị oxy hóa xâm thực môi trường làm việc 76 Do hậu việc xuất dòng điện ngắn mạch dây pha với đất phía sau rơ le Hư hỏng cuộn dây: Nguyên nhân: Ngắn mạch cục vòng dây cách điện xấu Ngắn mạch dây dẫn chất lượng cách điện xấu ngắn mạch dây dẫn vòng dây quấn đặt giao mà khơng có lót cách điện Đứt dây quấn Điện áp tăng cao điện áp định mức cuộn dây Cách điện cuộn dây bị phá hỏng va đập khí Hư hỏng chân cắm vào đế rơ le Nguyên nhân: Do người sử dụng không cẩn thận tháo, lắp rơ le khỏi đế rơ le Do chân rơ le bị cong nên không khớp với lỗ đế 3.3.1.5 Sửa chữa rơ le Biện pháp sửa chữa: - Lựa chọn rơ le phải dòng điện, điện áp chế độ làm việc tương ứng - Kiểm tra sửa chữa nắn thẳng, phẳng giá đỡ tiếp điểm, điều chỉnh cho trùng khớp hoàn toàn tiếp điểm động tĩnh rơ le - Kiểm tra lại độ đàn hồi giá đỡ tiếp điểm để đảm bảo lực ép lên tiếp điểm - Kiểm tra loại trừ nguyên nhân bên gây hư hỏng cuộn dây quấn lại cuộn dây theo mẫu tính tốn lại cuộn dây điện áp công suất tiêu thụ yêu cầu - Khi quấn lại cuộn dây, cần làm cơng nghệ kỹ thuật quấn dây, yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền cuộn dây 3.3.2 Rơle tốc độ 3.3.2.1 Cấu tạo Rơle tốc độ dùng nhiều mạch điện hãm ngược động không đồng bộ, nguyên lý cấu tạo hình vẽ 77 Hình 5: Nguyên lý cấu tạo rơle tốc độ PKC Trục rơle tốc độ nối đồng trục với rôto động với máy cần khống chế Trên trục có lắp nam châm vĩnh cửu làm hợp kim Fe - Ni có dạng hình trụ trịn Bên ngồi nam châm có trụ quay tự làm thép mỏng ghép lại, mặt trụ có xẻ rãnh đặt dẫn ghép mạch với giống rơto lồng sóc Trụ quay tự do, trụ có lắp tiếp điểm động 10 3.3.2.2 Nguyên lý hoạt động Khi động điện máy quay, trục quay theo làm quay nam châm 2, từ trường nam châm cắt dẫn cảm ứng sức điện động dịng điện cảm ứng lồng sóc, sinh momen làm trụ quay theo chiều quay động Khi trụ quay, cần đẩy tùy theo hướng quay rơto động điện mà đóng (hoặc mở ) hệ thống tiếp điểm thông qua thép đàn hồi Khi tốc độ động giảm xuống gần không, sức điện động cảm ứng giảm tới mức làm mômen không đủ để cần đẩy thép Hệ thống tiếp điểm trở vị trí bình thường 3.4 Rơle thơi gian 3.4.1 Cấu tạo rơ le thời gian điện từ Rơle thời gian khí cụ tạo trì hỗn hệ thống tự động Việc trì thời gian cần thiết truyền tín hiệu từ rơle đến rơle khác yêu cầu cần thiết hệ thống tự động điều khiển Rơle thời gian hệ thống bảo vệ tự động thường dùng để trì thời gian tải, thiếu áp giới hạn thời gian cho phép 78 Về cấu tạo, rơle thời gian điện từ chiều khác với rơle thời gian điện từ xoay chiều Do vậy, nguyên tắc tác động, chúng khác Đối với rơle thời gian xoay chiều thường hợp rơle dòng điện, rơle điện áp rơle trung gian (nhiều rơle trung gian) với cấu thời gian Các cấu thời gian cấu khí, cấu khí nén, cấu lò xo kiểu đồng hồ Ngày nay, cấu thời gian Board mạch điện tử phức tạp Đối với rơle thời gian chiều, thường dùng theo nguyên lý cảm ứng điện từ để tạo cấu trì thời gian Thường cấu ống đồng để chống lại suy giảm từ thông mạch từ theo định luật cảm ứng điện từ Việc điều chỉnh thời gian trì rơle thời gian thường thực cấu thời gian, mà không chỉnh định đại lượng tác động Ngày nay, rơle thời gian cấu tạo với cấu trúc điện tử phức tạp kết hợp với rơle trung gian Có hai loại ứng dụng rộng rãi thực tế: Hình 6: Cấu tạo rơle thời gian kiểu điện từ cuộn dây ống đồng ngắn mạch Nắp phần ứng Lị xo Vít điều chỉnh Tiếp điểm Lá đồng điều chỉnh khe hở 3.4.2 Nguyên lý hoạt động rơle thời gian kiểu điện từ Lõi thép hình chử U, bên phải quấn cuộn dây (1), bên trái ống đồng ngắn mạch Khi đưa điện áp vào đầu cuộn dây tạo nên từ thông mạch sinh lực từ nắp (3) hút chặt vào phần cảm làm hệ thống tiếp điểm(6) đống lại 79 Khi cuộn dây điện, từ thông giảm dần Trong ống đồng xuất dòng điện cảm ứng tạo nên từ thông chống lại giảm từ thông ban đầu Kết từ thông tổng mạch không bị triệt tiêu sau điện Do từ thơng mạch cịn nên tiếp điểm trì trạng thái đóng thêm khoảng thời gian mở Vít (5) dùng điều chỉnh độ căng lò xo, đồng mỏng (7) dùng điều chỉnh khe hở nắp phần cảm Hai phận có tác dụng điều chỉnh thời gian tác động Rơle 3.4.3 Giới thiệu số rơle thời gian điện tử * On-delay: Trì hoản thời gian đóng mạch Hình Một số dạng On-delay hảng ANLY - Đài Loan Tóm tắt nguyên lý làm việc Timer On-delay: - Khi đặt vào cuộn dây Timer On-delay (Board mạch điện tử Chân 7, hình 4-10) điện áp định mức: + Các tiếp điểm thường (1-3 1-4) Timer thay đổi trạng thái tức thời (giống tiếp điểm rơle điện từ), 1-3 đóng lại 1-4 mở + Các tiếp điểm Timer (8-5 8-6) sau khoảng thời gian (bằng khoảng thời gian chỉnh định chọn trước, tính từ lúc cuộn dây có điện) thay đổi trạng thái, 8-5 mở 8-6 đóng lại - Sau tiếp điểm Timer chuyển trạng thái, hệ thống hoạt động bình thường - Khi ta ngưng cấp điện cho cuộn dây Timer Các tiếp điểm trở trạng thái ban đầu Cách kiểm tra Timer: - Chỉnh Timer 10s - Cho điện áp định mức vào đầu cuộn dây, Timer có đèn LED sáng: 80 + Dùng VOM đo thông mạch: Đo chân 8-5 (kêu) chân 8-6 (không kêu): Chưa kết luận Nếu ngược lại 8-5 (không kêu), 8-6 (kêu) 8-5 (kêu), 8-6 (kêu) 8-5 (không kêu), 8-6 (không kêu): Hư + Sau 10s (trên Timer có LED sáng), dùng thông mạch đo lại, nếu: 8-5 (kêu), 8-6 (không kêu): Hư 8-5 (không kêu), 8-6 (kêu): Tốt * Off-delay: Trì hỗn thời gian mở mạch Hình Một số dạng OFF-delay hảng ANLY - Đài Loan Tóm tắt nguyên lý làm việc Timer Off-delay: - Khi đặt vào cuộn dây Timer On-delay (Board mạch điện tử Chân 7) điện áp định mức: + Các tiếp điểm thường (1-3 1-4) Timer thay đổi trạng thái tức thời (giống tiếp điểm rơle điện từ), 1-3 đóng lại 1-4 mở + Các tiếp điểm Timer (8-5 8-6) thay đổi trạng thái tức thời, 8-5 mở 8-6 đóng lại Timer hoạt động bình thường - Khi ta ngưng cấp điện cho cuộn dây Timer Các tiếp điểm thường (1-3 1-4) trở trạng thái ban đầu tiếp điểm Timer trạng thái làm việc khoảng thời gian thời gian chỉnh định trở trạng thái ban đầu * Ký hiệu: 81 3.4.4 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng Hiện tượng hư hỏng: - Hư hỏng tiếp điểm thường tiếp điểm thời gian bị ngắn mạch phía sau rơ le - Các tiếp điểm thời gian hoạt động không bị nổ đứt bo mạch điện tử đến chân hư hỏng bo mạch điện tử 3.5 Bộ khống chế 3.5.1 Công dụng phân loại 3.5.1.1 Công dụng Trong máy móc cơng nghiệp người ta sử dụng rộng rãi không chế để làm khí cụ điều khiển thiết bị điện Bộ khơng chế chia làm khống chế động lực (còn gọi tay trang) để điều khiển trực tiếp khống chế huy để điều khiển gián tiếp Bộ khống chế loại thiết bị chuyển đổi mạch điện tay gạt hay vô lăng quay Điều khiển trực tiếp gián tiếp từ xa thực chuyển đổi mạch phức tạp để điều khiển khởi động, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều, hãm điện máy điện thiết bị điện Bộ khống chế động lực (còn gọi tay trang) dùng để điều khiển trực tiếp động điện có cơng suất bé trung bình chế độ làm việc khác nhằm đơn giản hoá thao tác cho người vận hành Bộ khống chế huy dùng để điều khiển gián tiếp động điện có cơng suất lớn, chuyển đổi mạch điện điều khiển cuộn dây công tắc tơ, khởi động từ Đôi dùng đóng cắt trực tiếp động điện có cơng suất bé, nam châm điện thiết bị điện khác Bộ khống chế huy truyền động tay động chấp hành Bộ khống chế động lực dùng để thay đổi trị số điện trở đấu mạch điện Về nguyên lý khống chế huy khơng khác khống chế động lực Chỉ có hệ thống tiếp điểm bé, nhẹ, nhỏ sử dụng mạch điều khiển 82 3.5.1.2 Phân loại Theo kết cấu người ta chia khống chế làm khống chế hình trống khống chế hình cam Theo nguyên lý sử dụng người ta chia khống chế làm khống chế điện xoay chiều khống chế điện chiều 3.5.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động khống chế hình trống Trên trục bọc cách điện người ta bắt chặt đoạn vành trượt đồng có cung dài làm việc khác Các đoạn dùng làm vành tiếp xúc động xếp góc độ khác Một vài đoạn vành nối điện với sẵn bên Các tiếp xúc tĩnh có lị xo đàn hồi (còn gọi chổi tiếp xúc) kẹp chặt cán cố định bọc cách điện chổi tiếp xúc tương ứng với đoạn vành trượt phận quay Các chổi tiếp xúc có vành cách điện với nối trực tiếp với mạch điện bên Khi quay trục đoạn vành trượt tiếp xúc mặt với chổi tiếp xúc thực chuyển đổi mạch cần thiết mạch điều khiển Hình 9: Bộ khống chế hình trống a Hình dạng chung b Bộ phận bên Trục quay Vành trượt đồng Các tiếp xúc tỉnh Trục cố định 83 3.5.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động khống chế hình cam Hình dạng chung khống chế hình cam trình bày hình vẽ 4.10 Trên trục quay người ta bắt chặt hình cam Một trục nhỏ có vấu có lị xo đàn hồi ln ln đẩy trục vấu tỳ hình cam Các tiếp điểm động bắt chặt giá tay gạt, trục quay, làm xoay hình cam 2, trục nhỏ có vấu khớp vào phần lõm hay phần lồi hình cam, làm đóng mở tiếp điểm Hình 4.10: Bộ khống chế hình cam Trục quay Các tiếp điểm tĩnh Hình cam Các tiếp điểm động Trục nhỏ có vấu Lị xo đàn hồi 3.5.4 Một số thông số kỹ thuật khống chế Bộ khống chế hình cam có tần số thao tác lớn nhiều so với khống chế hình trống (hơn 1000 lần / giờ), khống chế động điện xoay chiều chiều công suất lớn (tới 200 kW) Tiếp điểm động tiếp xúc dạng lăn, dùng rộng rãi khống chế cơng suất lớn, cặp tiếp điểm cịn có hộp dập hồ quang Bộ khống chế hình trống tần số thao tác bé tiếp điểm động tĩnh có hình dạng tiếp xúc trượt dễ bị mài mịn Các thơng số định mức khống chế động lực kiểu cho hệ số thông điện ĐL% = 40% tần số thao tác không lớn 600 lần / Các khống chế động lực để điều khiển động điện xoay chiều ba pha rơto dây quấn có cơng suất 100 kW (ở 380V), động điện chiều có cơng suất 80 kW (ở 440V), có trọng lượng xấp xỉ 90 kg Các khống chế cỡ bé dùng để điều khiển động điện xoay chiều có cơng suất bé (11- 30)kW có trọng lượng xấp xỉ 30 kg 84 Bộ khống chế huy sản xuất ứng với điện áp 500V, tiếp điểm có dòng điện làm việc liên tục đến 10A, dòng điện ngắt chiều phụ tải điện cảm đến 1,5A điện áp 220V 3.5.5 Tính chọn khống chế Để lựa chọn không chế ta vào: Dòng điện cho phép qua tiếp điểm chế độ làm việc liên tục chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại (tần số thao tác giờ) Điện áp định mức nguồn cung cấp Khi chọn dòng điện I qua tiếp điểm ta vào công suất định mức (Pđm ) động tính I theo công thức: + Đối với động điện chiều Pdm 10 , A I = 1,2 U Trong đó: Pđm cơng suất động điện chiều, kW U điện áp nguồn cung cấp V + Đối với động điện xoay chiều: I 1,3 Pdm 3U 10 , A Trong đó: - Pđm cơng suất động điện xoay chiều, kW - U điện áp nguồn cung cấp V - Dòng điện định mức khống chế hình trống có cấp:25; 0; 50; 100; 150; 300A làm việc liên tục dài hạn Còn làm việc ngắn hạn lặp lại dịng điện định mức chọn cao Khi tăng tần số thao tác ta phải chọn dung lượng khống chế cao Khi điện áp nguồn thay đổi, dung lượng khống chế thay đổi theo, chẳng hạn khống chế có dung lương 100kW điện áp 220V, sử dụng điện áp 380V dùng tới cơng suất 60kW 3.5.6 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng + Bộ khống hình trống: Hư hỏng vành trượt đồng: ma sát bề mặt, bụi bẩn, bị cong, vênh, bị cháy, bị dính … Hư hỏng trục quay vít bị chờn, bị hỏng ren … 85 Hư hỏng tiếp xúc tĩnh ma sát bề mặt với vành trượt đồng, bụi bẩn, tính đàn hồi … Hư hỏng trục tiếp xúc tĩnh bị tác động môi trường, nhiệt độ làm việc, cách điện bị già hóa + Bộ khống chế hình cam: Hư hỏng tiếp điểm tĩnh tiếp điểm động: bị cháy, bị dính, bị cong, bị vênh không trùng khớp tiếp điểm động tiếp điểm tĩnh … Hư hỏng bề mặt tiếp xúc hình cam ma sát, bụi bẩn Hư hỏng phận truyền động ốc vít bị mòn, bị hỏng, … Hư hỏng lò xo đàn hồi đặt không vị trí, độ đàn hồi lò xo giảm kim loại bị mỏi … Câu hỏi nghiệm lựa chọn: Đọc kỹ câu hỏi, chọn ý trả lời tô đen vào ô thích hợp cột bên TT Nội dung câu hỏi a Điện áp định mức tiếp điểm Contactor là: a Là điện áp đặt vào đầu cuộn dây Contactor b Điện áp mạch điện tương ứng với tiếp điểm phải đóng cắt b c d □? □? □? □? c Là điện áp đặt vào đầu cuộn dây tiếp điểm Contactor d Cả a b sai Contactor phân loại theo nguyên lý truyền động có: a Contactor kiểu điện từ, kiểu ép, kiểu thủy lực b Contactor kiểu điện chiều, Contactor điện xoay chiều □? □? □? □? c Contactor điện từ d Câu a b Khởi động từ phân loại theo: a Điện áp định mức cuộn dây hút, số lượng loại tiếp điểm thường đóng, thường mở b Kết cấu bảo vệ chống tác động môi trường xung quanh c Khả làm biến đổi chiều động điện d Cả a, b c 86 □? □? □? □? Trong mạch cần lấy tín hiệu, cuộn dây rơ le trung gian mắc: a Song song b Nối tiếp c Hỗn hợp d Cả a, b c Công dụng khống chế hình cam: a Chuyển đổi mạch điện tay gạt, hay vô lăng quay b Điều khiển trực tiếp gián tiếp từ xa chuyển đổi mạch điên phức tạp c Điều khiển, khởi động, điều chỉnh tốc, đảo chiều, hãm điện máy điện thiết bị điện d Cả , b c Bộ khống chế huy dùng để: a Điều khiển gián tiếp động điện có cơng suất lớn b Chuyển đổi mạch điện điều khiển, cuộn dây Contactor, khởi động từ c Điều khiển trực tiếp động điện có cơng suất nhỏ trung bình d Câu a b Lực hút rơle điện từ phụ thuộc vào: a Kích thước lõi thép b Điện trở cuộn dây c Dòng điện qua phần cảm khe hở khơng khí d Tất Bộ khống chế (bộ chuyển đổi) có cơng dụng: Điều khiển khởi động, hãm dừng, điều chỉnh máy điện thiết bị điện; Chỉ dùng Điều chỉnh tốc độ đảo chiều; Chỉ dùng hãm động hãm ngược; Đóng cắt, điều khiển bảo vệ động Loại rơle thời gian On-delay dùng để: a Trì hoản thời gian đóng mạch b Trì hoản thời gian cắt mạch c Tăng nhanh thời gian đóng mạch d Tăng nhanh thời gian cắt mạch 87 □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? □? Bài tập thực hành: Thực hành tháo, lắp, bảo dưỡng, sửa chữa, quan sát cấu tạo, nguyên lý hoạt động công tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian, khống chế I Mục tiêu: Tháo lắp, phán đoán sửa chữa hư hỏng công tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian, khống chế đảm bảo kỹ thuật an toàn II Dụng cụ, vật liệu Các loại kìm, tuốc nơ vít, loại cờ lê, bút thử điện, đồng hồ vạn Một số loại khí cụ điện như; cơng tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian, khống chế III Nội dung thực hành Thao tác sử chữa: Mở nắp Tháo cuộn dây quan sát mắt thường xem cuộn dây có bị cháy không dùng đồng hồ megomét kiểm tra cách điện, cuộn dây bị cháy phải quấn lại cuộn dây Điều chỉnh tiếp điểm cho trùng khớp hoàn toàn với nhau, dùng giấy ráp vệ sinh tiếp điểm Kiểm tra đàn hồi lò xo 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO Khí cụ Điện - Kết cấu, sử dụng sửa chữa Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1998 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0.4-500 KV NGÔ HỒNG QUANG Thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC Thiết kế hệ thống điện NGUYỄN HOÀNG VIỆT - NXB ĐạI HọC QUốC GIA TPHCM Vật liệu điện - Nguyễn Xuân Phú NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1998 Kỹ Thuật Điện - Đặng Văn Đào NXB Giáo Dục, 1999 Cung cấp điện Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa học Kỹ thuật , 1998 Thiết kế điện dự toán giá thành K.B Raina, s.k.bhattcharya (Phạm Văn Niên dịch), NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1996 Tính tốn phân tích hệ thống điện Đỗ Xn Khơi, NXB Khoa học Kỹ thuật , 2001 10 Các trang web: WWW.CADIVI.COM WWW.DIENQUANG.COM WWW.VIHEM.COM.VN 89 ... tức thời thành phần từ thông thời gian viết lại sau: - Ta gọi Fnc1 lực hút nam châm F hình thành - Ta gọi Fnc2 lực hút nam châm F// hình thành Lực hút nam châm tổng tạo khe hở khơng khí tổng... băng, kiểu đĩa Thường có hai loại: - Nam châm điện hãm có hành trình dài - Nam châm điện có hành trình ngắn Bộ ly hợp điện từ: Thường dùng nam châm điện dòng điện chiều kết hợp với đĩa ma sát... thông xem chia thành hai thành phần: F1 F2 Thành phần F1 vào khu vực 43 bao bọc vòng ngắn mạch, thành phần F2 không qua khu vực Các thành phần từ thơng F1 F2 có đặc tính trùng pha thời gian với