Giáo trình khí cụ điện máy điện phần II

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG -  - GIÁO TRÌNH KHÍ CỤ ĐIỆN & MÁY ĐIỆN (PHẦN 2: KHÍ CỤ ĐIỆN) NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BẬC: CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CHỦ BIÊN: KS TRẦN THỊ LỆ Tài liệu lưu hành nội Phần 2: Khí cụ điện PHẦN 2: KHÍ CỤ ĐIỆN Bài 19 KHÍ CỤ ĐIỆN ĐĨNG CẮT VÀ ĐIỀU KHIỂN 2.2.1 NÚT NHẤN 2.2.1.1 Cấu tạo ký hiệu  Phân loại: - Theo hình dáng ta có: loại kín, loại hở - Theo chức có: nút nhấn đơn, nút nhấn kép, loại thường kín loại thường hở Hình 2.1 Ký hiệu tiếp điểm nút nhấn a / tiếp điểm đơn (thường đóng, thường hở), b / tiếp điểm kép Nút nhấn đơn thường hở Nút nhấn đơn thường đóng Nút nhấn kép  Cấu tạo: - Bộ phận tiếp điểm: tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm động - Bộ phận tác động - Vỏ Hình 2.1: Nút ấn có đèn báo Nút ấn có kiểu hở kiểu kín để chống bụi, nước, có loại có đèn báo để báo trạng thái nút ấn Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 99 Phần 2: Khí cụ điện Một số loại nút ấn thường đóng dùng mạch bảo vệ mạch dừng cịn có chức khóa chết Khi bị ấn, nút tự giữ trạng thái bị ấn Muốn xóa trạng thái này, phải xoay nút góc Lại có loại nút ấn ln giữ trạng thái bị ấn, muốn xố trạng thái bị ấn phải ấn tiếp lần nút tự trở lại trạng thái ban đầu Hình 2.2: Nút nhấn dùng mạch bảo vệ 2.2.1.2 Thông số kỹ thuật đặc điểm sử dụng Khi sử dụng nút nhấn cần ý thông số điện áp dịng điện chạy qua nút nhấn phù hợp thơng số kỹ thuật nhà sản xuất Nút nhấn phải gắn dây pha sau thiết bị bảo vệ Khi sử dụng ý nút nhấn cho dòng điện nhỏ qua, khơng lắp nút nhấn mạch có cơng suất trung bình lớn, lắp mạch điều khiển Hư hỏng thường gặp nút nhấn tiếp điểm bị hàn dính, tiếp xúc không tốt, hay bị biến dạng cố ngắn mạch hay tải 2.2.1.3 Phạm vi áp dụng Nút nhấn loại khí cụ điện làm việc thường kết hợp số thiết bị điện khác công tắc tơ, khởi động từ, rơle trung gian, rơle thời gian Dùng để đóng cắt mạch điện từ xa, chuyển đổi liên động mạch điều khiển tín hiệu Phổ biến dùng mạch điều khiển động để mở máy, dừng đảo chiều quay … 2.2.2 CÔNG TẮC 2.2.2.1 Cấu tạo, ký hiệu Theo hình dạng bên ngồi có loại: hở, kín, bảo vệ Theo kiểu tác động có loại: bấm, giật, xoay Theo cơng dụng có loại: + Tác động trực tiếp (cơng tắc sử dụng mạng gia đình) cơng tắc 2, 3, chấu + Công tắc chuyển mạch (công tắc vạn năng) thường đóng cắt mạch điện, chuyển đổi cuộn dây cơng tắc tơ, rơle trung gian, rơle thời gian + Công tăc hành trình: dùng để đóng cắt mạch điện để hạn chế hành trình chuyển động Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 100 Phần 2: Khí cụ điện  Cấu tạo: Cấu tạo cơng tắc gồm có phận sau _ Bộ phận tiếp điểm làm vật liệu dẫn điện tốt, bị oxy hóa, mài mịn, chịu nhiệt Có hai loại tiếp điểm, tiếp điểm tỉnh tiếp điểm động Tiếp điểm tĩnh gắn đế công tắc, tiếp điểm động liên kết phận tác động _ Bộ phận tác động sứ, nhựa tổng hợp kim loại, phận liên kết với lị xo phản kháng,khi tác động đóng hay ngắt _ Vỏ hay đế cơng tắc sứ, nhựa tổng hợp kim loại  Cơng tắc bật: Cơng tắc khí cụ đóng - cắt mạch điện hạ áp tay tác động khí Cơng tắc có loại hở, loại kín, có loại dùng để đóng - cắt trực tiếp mạch chiếu sáng hay mạch động lực công suất nhỏ, có loại dùng mạch điều khiển Hình 2.3.b Hình 2.3.a Hình 2.3.c Một số loại cơng tắc bật thường gặp Công tắc đa dạng kiểu, loại, song ngun lí có tiếp điểm động tĩnh Mạch điện nối thông tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh Lúc điện trở công tắc nhỏ Tiếp xúc tốt, điện trở nhỏ Mạch điện bị cắt tiếp điểm rời xa Điện trở công tắc lúc lớn điện trở khơng khí tiếp điểm Hai tiếp điểm xa nhau, điện trở lớn Số tiếp điểm loại cơng tắc khác tuỳ theo mục đích sử dụng Việc đóng, ngắt tiếp điểm theo nguyên tắc khí khác : có loại dùng lẫy, có loại dùng lị xo Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 101 Phần 2: Khí cụ điện Để dập tắt nhanh hồ quang thao tác, cơng tắc có kết cấu lị xo xoắn lò xo nhằm hỗ trợ giảm ngắn thời gian đóng, ngắt liếp điểm Ký hiệu công tắc đơn Ký hiệu công tắc chấu vị trí Ký hiệu cơng tắc chấu vị trí  Cơng tắc hành trình: Cơng tắc hành trình lắp đặt vị trí hành trình mộl hệ truyền động điện (TĐĐ) để đóng, cắt mạch điều khiển Nó dùng để điều khiển TĐĐ theo vị trí để bảo vệ, đảm bảo an toàn cho chuyển động cuối hành trình Hình 2.4: Cấu tạo cơng tắc hành trình kiểu gạt (a), kiểu tì (b), (c) Ở cơng tắc hành trình kiểu gạt (hình 2.6 a), bị gạt, cần gạt lật sang trái sang phải từ đó, đóng ngắt tiếp điểm bên cơng tắc Cịn cơng tắc hành trình kiểu tì (hình 2.6 b, c) chuyển đổi trạng thái tiếp điểm núm cơng tắc bị tì vào Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 102 Phần 2: Khí cụ điện Ký hiệu cơng tắc hành trình sơ đồ điện Cơng tắc hành trình sử dụng nhiều dây chuyền, hệ thống sản xuất tự động Hình 2.5a: Cơng tắc hành trình kiểu gạt Hình 2.9b: Cơng tắc hành trình kiểu tì Cấu tạo cơng tắc hành trình có cấu tác động thơng qua bánh xe tác nhân bên ngồi để giới hạn hành trình chuyển động 2.2.2.2 Thông số kỹ thuật đặc điểm sử dụng Chọn để lắp đặt công tắc cần ý thông số sau: - Điện áp định mức công tắc phải lớn điện áp nguồn - Dịng điện định mức cơng tắc phải lớn dịng điện phụ tải - Cơng tắc phải mắc dây pha sau thiết bị bảo vệ cầu chì - Khi sử dụng phải thao tác dứt khốt - Hư hỏng thường gặp công tắc tiếp điểm tiếp xúc không tốt, tiếp điểm bị biến dạng, tiếp điểm bị hàn dính, cấu tác động bị hư 2.2.2.3 Phạm vi ứng dụng Cơng tắc khí cụ đóng ngắt mạch điện tay tác động khí, thường dùng mạng điện hạ áp (< 1000v), có dịng điện < 10A Trong hệ thống điện sinh hoạt, cơng tắc thường sử dụng để đóng cắt trực tiếp mạch chiếu sáng hay động công suất nhỏ Trong công nghiệp công tắc dùng mạch điều khiển Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 103 Phần 2: Khí cụ điện 2.2.3.CẦU DAO 2.2.3.1 Cơng dụng Cầu dao khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện tay mạng hạ áp Cầu dao sử dụng phổ biến mạch điện dân dụng cơng nghiệp cơng suất nhỏ, tần số đóng cắt bé 2.2.3.2 Phân loại - Theo kết cấu có loại cấu dao cực, cực, cực, loại ngã, ngã - Theo điện áp sử dụng có loại cầu dao có điện áp từ 110V – 600V - Theo dịng điện có loại từ 5A – 1000A - Theo yêu cầu sử dụng có loại có cầu chì, loại khơng có cầu chì 2.2.3.3 Cấu tạo Cấu tạo cầu dao: gồm có lưởi dao, hàm dao, đế nắm, vỏ bên ngồi Ký hiệu 1 0 Tải Cầu dao pha Cầu dao pha Cầu dao đảo pha Cầu dao đảo pha Cấu tạo cầu dao Hình 2.6 Cấu tạo cầu dao Cấu tạo cầu dao gồm có lưỡi dao1 3, hàm dao 2, lị xo 4, đế nắm, vỏ bên Lưỡi dao làm vật liệu có tính chất dẫn điện tốt, bị ơxy hóa, mài mịn chịu nhiệt độ cao, thường sử dụng đồng hợp kim đồng để làm lưỡi dao Đối với cầu dao có cơng suất trung bình lớn ngồi lưỡi dao cịn có lưỡi dao phụ (hình 2-4) lưỡi dao chính, lưỡi dao phụ nhằm đóng cắt dứt khốt, nhanh để hạn chế hồ quang Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 104 Phần 2: Khí cụ điện Hàm dao (hình 2-4), hàm dao chế tạo từ đồng hợp kim đồng phải có đặc tính độ đàn hồi tốt Đế cầu dao phận định vị hàm dao lưỡi dao làm sành, sứ hay nhựa tổng hợp… Tay nắm phận liên kết với đầu lưỡi dao để tác động đóng mở làm gỗ, nhựa, sành, sứ… Vỏ bên ngăn chặn tác nhân bên tác động vào cầu dao Ngoài cầu dao có u cầu bảo vệ ngắn mạch phía sau lưỡi dao lắp qua cầu chì trước cung cấp điện cho phụ tải Hình 2.7.Cấu tạo cầu dao hai ngã (đảo) Để đóng ngắt hai mạch điện khác dùng cầu dao hai ngã (cầu dao đảo hay cầu dao đổi nối) Cầu dao đảo khác cầu dao thường chỗ có hai hệ thống tiếp điểm tĩnh tĩnh mắc vào hai mạch điện khác nhau, việc đổi nối thực cách thay đổi trạng thái tiếp xúc lưỡi dao tiếp điểm tĩnh quay tay cần quanh trục 2.2.3.4 Chọn sử dụng Điện áp nhà sản xuất ghi cầu dao sử dụng chọn UđmcD > Uđm UđmcD : điện áp định mức cầu dao (V) Uđm : điện áp định mức nguồn (V) Dòng điện định mức nhà chế tạo ghi, chọn cầu dao IđmcD > I Pt IđmcD : dòng điện định mức cầu dao (A) I Pt : dòng điện định mức phụ tải (A) Khi sử dụng lắp đặt cầu dao ý hai thơng số định mức dịng điện điện áp Mạng điện có cơng suất lớn cầu dao đóng cắt lúc khơng tải Hư hỏng cầu dao thông thường tiếp xúc không tốt lưỡi dao hàm dao Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 105 Phần 2: Khí cụ điện 2.2.3 CƠNG TĂC TƠ - KHỞI ĐỘNG TỪ  CÔNG TĂC TƠ  Cơng dụng Cơng tắc tơ khí cụ điều khiển từ xa, dùng để đóng cắt mạch điện điện áp thấp dòng điện tới vài trăm đến vài ngàn ampe, có số lần thao tác cao 1500 lần / Công tắc tơ sử dụng thường kết hợp khí cụ điện khác nút nhấn Có thể điều khiển tay hay tự động  Cấu tạo, nguyên lý  Cấu tạo: cuộn dây điện từ mạch từ cố định mạch từ di động lị xo tiếp điểm thường mở Hình 2.8 tiếp điểm phụ thường đóng tiếp điểm phụ thường mở Phần cơng tắc tơ cuộn dây hút K (nam châm điện) hệ thống tiếp điểm, gồm tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ, lị xo - Các tiếp điểm dùng để đóng cắt nguồn điện mạch động lực, thường mở chưa làm việc, đặt buồng dập hồ quang - Các tiếp điểm phụ dùng để đóng cắt mạch điều khiển, tiếp điểm phụ thường mở, tiếp điểm phụ thường đóng  Nguyên lý: Khi cuộn dây K khơng có điện, lị xo kéo mở tiếp điểm (tiếp điểm động lực) tiếp điểm phụ (tiếp điểm điều khiển) Khi cấp điện cho cuộn dây K, lõi sắt Fe bị hút phía cuộn K, lị xo LX bị kéo căng, cần C đóng tiếp điểm thường mở tiếp điểm phụ thường mở đóng lại, tiếp điểm phụ thường đóng mở Cơng tắc tơ có loại chiều có loại xoay chiều Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 106 Phần 2: Khí cụ điện Phần công tắc tơ cuộn hút điện từ K hệ thống tiếp điểm Khi cuộn K khơng có điện, lị xo LX kéo cần C mở tiếp điểm động lực (tiếp điểm chính) a, b, c tiếp điểm điều khiển (tiếp điểm phụ), đồng thời đóng tiếp điểm điều khiển Các tiếp điểm 1, a, b, c tiếp điểm thường mở (hở K khơng có điện), tiếp điểm liếp điểm thường đóng (kín K khơng có điện) Khi cấp điện cho cuộn K, lõi sắt Fe bị hút, kéo căng lò xo LX cần C dòng tiếp điểm 1, a, b, c mở tiếp điểm Hình 2.9: Một kiểu cơng tắc tơ xoay chiều Nắp từ động; Lõi từ tính; 3.Vịng ngắn mạch; 4.Trục quay; Cuộn hút Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện Hình 2.10: Vịng ngắn mạch đầu lõi cực từ tính 107 Phần 2: Khí cụ điện - VCB: (Vacuum Circuit Breakers) :Máy cắt chân khơng,thường dùng để cắt mạch trung áp Hình 2.27 : loại máy cắt chân không - MCCB: (Moulded Case Circuit Breaker) Áptomat khối, thường có dịng cắt ngắn mạch lớn (có thể lên tới 80kA) Hình 2.28 : MCCB hãng Schneider - ELCB: (Earth Leakage Circuit Breaker) Thiết bị chống dòng rò, thực chất loại MCCB hay MCB bình thường có thêm cảm biến dòng rò Loại vừa bảo vệ ngắn mạch, vửa bảo vệ tải, vừa bảo vệ dòng rị Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 121 Phần 2: Khí cụ điện Hình 2.29 : Một số loại ELCB thông dụng 2.3.1.3 Chọn sử dụng CB Khi chọn CB để lắp mạng điện hay cho thiết bị điện cần ý đến dòng điện định mức CB - Nếu thiết bị điện làm việc ổn định chọn: I đmCB> Ipt - Nếu thiết bị điện làm việc không ổn định chọn: I đmCB> 1.25 – 1.5Ipt - Nếu nhiều thiết bị chọn: I đmCB> 1.25 – 1.5 Kđt Ipt Điện áp định mức CB phải lớn điện áp nguồn.Chọn CB thao tác phải có tính chọn lọc 2.3.2 CẦU CHÌ 2.3.2.1 Cơng dụng Cầu chì phần tử dùng để bảo vệ cho thiết bị điện tránh khỏi ngắn mạch Khi có cố ngắn mạch cầu chì phải làm việc có tính chọn lọc, tức ngắn mạch đoạn nào, nhánh cầu chì nhánh đó, đoạn mạch tác động Cầu chì phải có đặc tính làm việc ổn định, cơng suất thiết bị tăng cầu chì phải có khả cắt cao 2.3.2.2 Phân loại a.Cầu chì ống: Cầu chì ống loại cầu chì có cấu tạo đơn giản sử dụng nhiều thiết bị điện gia dụng hệ thống truyền tải điện Cầu chì ống bao gồm phận sau: 1.Ống thủy tinh 3,3’ Nắp kim loại 4.Dây chảy Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 122 Phần 2: Khí cụ điện Dây chảy (4) ống thủy tinh (1) hàn vào hai nắp kim loại (3) (3’) Ống thủy tinh giúp tránh hồ quang bắn tung tóe dây chảy đứt  Chức ứng dụng: Cầu chì có chức bảo vệ cho thiết bị điện tránh khỏi cố ngắn mạch(còn gọi đoản mạch, chập mạch).Khi xảy cố ngắn mạch có dịng điện lớn q mức chạy qua dây chảy ống tự chảy gây ngắt mạch,giúp bảo vệ thiết bị điện khác Bộ phận cầu chảy dây chảy Dây chảy thường làm chất có nhiệt độ nóng chảy thấp Với mạch có cường độ dịng điện lớn, dây chảy làm chất có nhiệt độ nóng chảy cao có thiết diện nhỏ thích hợp Do vậy, dây chảy thường dây chì thiết diện trịn dây kẽm, hợp kim chì - thiếc, nhơm hay đồng với nhiều hình dạng khác Hình 2.30:Hình dạng dây chảy Để cầu chì bảo vệ đối tượng cần bảo vệ, dây chảy phải chảy đứt trước đối tượng bị phá hủy Trị số dòng điện mà dây chảy bị chảy đứt gọi dịng điện giới hạn Rõ ràng cần có dòng điện giới hạn lớn dòng định mức(Igh >Iđm) để dây chảy không bị đứt làm việc với dịng định mức - Thơng thường dây chảy chì Igh/Iđm =1,25 ÷ 1,45 - Dây chảy hợp kim chì thiếc Igh/Iđm = 1,15 - Dây chảy đồng Igh/Iđm = 1,6 ÷ Dây chảy thường chế tạo sẵn với dòng định mức : 3, 6, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 60, 100(A) Hình 2.31: Cầu chì loại nắp xốy thường lắp tủ điện Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 123 Phần 2: Khí cụ điện Ngồi cầu chì ống loại cầu chì sử dụng kĩ thuật có nhiều dạng, kiểu khác ngun lí làm việc hồn tồn giống 2.3.2.3 Chọn sử dụng cầu chì Cầu chì phải tác động có cố ngắn mạch Cầu chì phải có “tính chọn lọc”, tức tác động nhanh, kịp thời tách phần mạng điện bị cố mà không làm ảnh hưởng mạng điện chung Dây chảy khơng bị chảy có dịng điện lâu dài chạy qua Để thỏa mãn điều kiện ta có: Ic  Isd Đồng thời để đảm bảo tính cắt chọn lọc, ta phải chọn cầu chì dây dẫn có dịng điện định mức lớn cầu chì bảo vệ mạch nhánh cấp theo giá trị định mức cầu chì Đường Idc (A) kính Chì Nhơm Bạc (mm) 2/10 5.2 5.4 3/10 9.6 9.8 4/10 14.8 15 5/10 20.8 21.2 6/10 5.2 27.4 27.8 7/10 34.4 35 8/10 8.6 42.6 43 9/10 10 50.4 60.8 10/10 12 59.2 68.8 12/10 18 76.8 78 14/10 22.6 96.6 98 16/10 28 118 120 18/10 34 142 144.6 20/10 40 168 170 22/10 50 192 194 24/10 60 218 222 26/10 70 246 250 28/10 81 273 280 30/10 92 308 312 35/10 110 386 392 40/10 130 474 480 2.3.3 RƠ – LE NHIỆT 2.3.3.1 Công dụng Rơ –le nhiệt khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị tải Rơ- le nhiệt có dòng điện làm việc tới vài trăm ampe.Điện áp chiều khoảng 440v, điện áp xoay chiều khoảng 500v Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 124 Phần 2: Khí cụ điện 2.3.3.2 Cấu tạo - nguyên lý Khi dòng điện chạy qua, phần tử đốt nóng nóng lên tỏa nhiệt xung quanh Cặp lưỡng kim nhiệt cong lên Nếu phạm vi cho phép ứng với dịng điện địn xoay tì đầu vào lưỡng kim mạch điều khiển làm việc bình thường Nếu phụ tải(động cơ) bị q tải, sau thời gian dịng điện đốt nóng cao hơn, lưỡng kim cong lên rời khỏi đầu đòn xoay 3, lò xo kéo đòn xoay quay ngược chiều kim đồng hồ, đầu đòn xoay quay sang phải kéo cách điện 7, làm cho tiếp điểm thường đóng mở ra, cắt mạch điều khiển , cắt mạch động lực Khi cắt mạch, lưỡng kim nguội cong xuống tì lên đầu địn xoay 3, nên tiếp điểm khơng thể tự đóng lại Muốn cho rơ-le trở trạng thái ban đầu để tiếp tục nhiệm vụ bảo vệ tải, phải ấn nút phục hồi để đẩy đòn xoay quay thuận chiều kim đồng hồ Đầu tự lưỡng kim tụt xuống, chèn giữ đòn xoay vị trí đóng tiếp điểm Hình 2.32: Cấu tạo – nguyên lý làm việc rơle nhiệt a/ Cấu tạo rơ le nhiệt b/ Trạng thái cắt mạch rơle nhiệt c/ Ký hiệu phần tử rơ-le nhiệt 2.3.3.3 Cách chọn rơle nhiệt Dòng định mức rơ-le nhiệt thường chọn dòng định mức động cần bảo vệ, sau chỉnh dòng tác động Itd = (1.2 – 1.3) Iđm Vì rơ-le nhiệt tác động nóng nhờ lưỡng kim bị nung nóng cong lên, nên tác động rơ-le bị ảnh hưởng môi trường xung quanh Khi nhiệt độ môi trường xung quanh tăng, rơ-le tác động sớm hơn, nghĩa dòng tác động bị giảm Khi cần phải hiệu chỉnh lại Itd lớn Rơ-le nhiệt có qn tính nhiệt lớn, dịng tải qua phần tử đốt nóng tăng lên cần có thời gian để truyền nhiệt tới lưỡng kim, làm lưỡng kim cong lên Vì rơ-le khơng có tác dụng cắt mạch tức thời dịng điện tăng mạnh, nghĩa không bảo vệ cố ngắn mạch Dịng q tải lớn thời gian tác động rơ-le ngắn Hình 2.33: Nút ấn phục hồi Rơ le nhiệt Nút phục hồi Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 125 Phần 2: Khí cụ điện Kí hiệu nút ấn phục hồi tiếp điểm thường đóng rõ ý nghĩa : rơ le nhiệt tác động xử lí cố, muốn trở trạng thái ban đầu, cần phải ấn nút phục hồi Rơ le nhiệt có qn tính nhiệt lớn dịng tải qua phần tử đốt nóng tăng lên cần phải thời gian để nhiệt truyền tới lưỡng kim, làm lưỡng kim cong lên Vì rơ le nhiệt khơng có tác dụng cắt mạch tức thời dòng điện tăng lên mạnh nghĩa rơ le nhiệt không bảo vệ cố ngắn mạch 2.3.4 RƠLE ĐIỆN TỪ 2.3.4 1.Cấu tạo: Rơle điện từ loại đơn giản sử dụng rộng rãi Rơle làm việc nguyên lí điện từ kết cấu, tương tự cơng tắc tơ dùng đóng- cắt mạch diều khiển, không dùng trực tiếp mạch động lực 1.Cuộn hút 2.Lõi sắt 3.Nắp từ động 4.Lò xo 5.Tiếp điểm chung 6.Tiếp điểm thường đóng 7.Tiếp điểm thường mở 8.Đầu dây cuộn hút Hình 2.34: Cấu tạo Rơle điện từ kiểu lề Nhìn vào sơ đồ cấu tạo rơ le ta thấy rơ le thường có phần chính: - Cơ cấu thu: cuộn hút điện từ Nó tiếp nhận tín hiệu vào (dịng điện ,điện áp) đạt giá trị rơle tác động - Cơ cấu trung gian: mạch từ Nó giúp tạo lực hút cuộn điện từ có điện so sánh lực với lực đặt trước lò xo phản hồi Kết tác động truyền tới cấu chấp hành - Cơ cấu chấp hành: hệ thống tiếp điểm Chúng tác động truyền tín hiệu cho mạch điều khiển 2.3.4.2.Ngun lý làm việc: Hình 2.34: Trình bày ngun lí cấu tạo rơle điện từ chiều kiểu lề.Cuộn dây quấn quanh lõi sắt hai đầu dây nối hai chấu cắm Nắp từ động lò xo kéo bật lên để tiếp điểm động (tiếp điểm chung COM) tì vào tiếp điểm tĩnh (tiếp điểm thường đóng NC) ,còn tiếp điểm tĩnh bị hở (tiếp điểm thường mở NO) Khi cuộn điện từ cấp điện, lực hút tạo từ cuộn dây điện từ thắng lực kéo lị xo 4, nắp từ động bị hút chặt tiếp điểm NO nối với tiếp điểm COM, tiếp điểm NC bị ngắt khỏi tiếp điểm COM Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 126 Phần 2: Khí cụ điện Hình 2.35:là nguyên lí cấu tạo rơle điện từ dạng piston với tiếp điểm động kiểu bắc cầu Cuộn hút xoay chiều.Khi cấp dòng điện xoay chiều cho cuộn hút 1,cuộn hút hút nắp từ động có gắn tiếp điểm động xuống tiếp xúc với tiếp điểm thường mở NO,mạch nối thông Hình 2.35: Ngun lí cấu tạo rơle điện từ dạng piston Hình 2.36: Một số Rơ le điện từ thơng dụng 2.3.5 RƠLE DỊNG ĐIỆN: Dùng để bảo vệ mạch điện dòng điện qua mạch vượt hay giảm thấp giá trị định mức chỉnh định rơle Cấu tạo rơle dòng điện hình vẽ Mạch từ (1) có quấn cuộn dây dịng điện (2), nhiều đầu dây Khai có dịng điện chạy qua cuộn dây (2) từ trường tạo tác động từ lực lên nắp từ động hình Z sắt Nếu dịng điện vượt q giá trị chỉnh định (quá lực căng lò xo 4) từ lực đủ lớn thắng lực cản lị xo, hút nắp Z quay đóng (hoặc mở) tiếp điểm 5,6 Trị số dịng điện tác động chỉnh định (thô) qua đổi nối song song nối tiếp hai cuộn (2), chỉnh (tinh) qua lực căng lò xo Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 127 Phần 2: Khí cụ điện Rơle dịng điện dùng để bảo vệ dòng điện cực đại Cuộn dây rơle mắc nối tiếp với mạch cần bảo vệ 2.3.6 RƠLE ĐIỆN ÁP Rơle điện áp dùng để bảo vệ thiết bị điện điện áp đặt vào thiết bị tăng hay giảm mức qui định Nguyên lý, cấu tạo rơle điện áp tương tự rơle dòng điện Cuộn dây rơle dịng điện có tiết diện lớn, số vịng ít, cịn cuộn dây rơle điện áp có số vịng nhiều, tiết diện nhỏ Cuộn dây rơle dòng điện mắc nối tiếp mạch thiết bị cần bảo vệ, cuộn dây rơle điện áp mắc song song với thiết bị cần bảo vệ Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 128 Phần 2: Khí cụ điện 2.4 MỘT SỐ MẠCH ỨNG DỤNG 2.4.1 MẠCH ĐIỆN MỞ MÁY TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ KĐB PHA Thường dùng phổ biến động công suất thấp, truyền động cho máy có qn tính nhỏ Hình 2.39  Giới thiệu mạch điện Mạch động lực: Động ba pha M (Motor), động đấu hình Y hay  để phù hợp với điện áp lưới điện Ba tiếp điểm contactor K điều khiển cuộn dây contactor K CB(Circuit Breaker) ba pha dùng để đóng cắt bảo vệ cố ngắn mạch cho tồn mạch điện Ba phần tử đốt nóng rơle nhiệt OL(Overload) phối hợp với tiếp điểm OL mạch khiển để bảo vệ tải cho động M Mạch điều khiển: Cuộn dây tiếp điểm phụ contactor K phối hợp với nút nhấn Start để khởi động động M Nút nhấn dừng khẩn cấp EM (Emercency stop) hay nút dừng thông thường Stop dùng điều khiển cắt điện qua cuộn dây contactor K để dừng động M Tiếp điểm thường đóng rơle nhiệt OL(Overload) điều khiển phần tử đốt nóng OL mạch động lực, tiếp điểm mở có cố tải mạch động lực Cầu chì F(Fuse) bảo vệ cố ngắn mạch cho mạch điều khiển  Nguyên lý làm việc:  Mở máy: Đóng CB ba pha, nhấn nút Start(7, 9), tiếp điểm nút Start (7, 9) tiếp xúc, có dòng điện chạy qua cuộn dây contactor K(9, N), dòng điện theo đường (C1, 1, 3, 5, 7, 9, K, Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 129 Phần 2: Khí cụ điện N), tiếp điểm K(7, 9) đóng lại để trì điện cho cuộn dây contactor K(9, N) buông nút nhấn Start(7, 9) ra, mạch động lực tiếp điểm K(A1, A2), K(B1, B2), K(C1, C2) đóng lại, cấp điện ba pha cho động M, động M hoạt động  Dừng máy: Động M hoạt động, muốn dừng động M nhấn nút Stop(5, 7) tiếp điểm nút nhấn Stop(5, 7) hở ra, cuộn dây contactor K(9, N) điện, tiếp điểm K(7, 9) mở ra, mạch động lực tiếp điểm K(A1, A2), K(B1, B2), K(C1, C2) hở ra, ngắt điện ba pha vào động M, động M ngưng hoạt động Trong trình động hoạt động có cố cần ngắt điện khẩn cấp tác động vào nút nhấn EM(1, 3), tiếp điểm EM(1, 3) hở làm cuộn dây contactor K(9, N) điện, tiếp điểm K(7, 9) mở ra, mạch động lực tiếp điểm K(A1, A2), K(B1, B2), K(C1, C2) hở ra, ngắt điện ba pha vào động M, động M ngưng hoạt động, mạch động lực mạch điều khiển cách ly khỏi nguồn điện Sau khắc phục cố xong, vận hành lại cần tác động xoay nút nhấn EM(1, 3) theo chiều mũi tên nút nhấn để tiếp điểm EM(1, 3) phục hồi đóng lại  Bảo vệ mạch điện Trên mạch động lực có cố ngắn mạch xảy ra, dòng ngắn mạch (lớn gấp vài chục lần so dòng định mức CB ba pha) chạy qua hai hay ba cuộn dòng CB ba pha, lực điện từ dòng ngắn mạch tạo rơle dòng lớn, lực điện từ thắng lực phản lị xo rơle dịng làm móc an toàn CB ba pha tác động, mở ba tiếp điểm CB ba pha, ngắt nguồn ba pha vào động Động ba pha hoạt động tải đặt lên trục động tăng, hay động hoạt động mà lưới điện đặt vào động pha động kéo phụ tải không đổi điện áp nguồn giảm nhiều so với điện áp định mức động Các trường hợp đề cập động bị tải, dịng điện q tải có giá trị từ (1,2  1,3) Iđmđc chạy qua phần tử đốt nóng rơle nhiệt OL(A2, A3), OL(B2, B3), OL(C2, C3) phát sinh lượng nhiệt (Q = RI2t), sau thời gian t phát nhiệt làm lưỡng kim rơle nhiệt OL giản nở tác động tiếp điểm rơle nhiệt OL(3, 5) mạch điều khiển mở ra, làm cuộn dây contactor K(9, N) điện, tiếp điểm K(7, 9) tiếp điểm động lực K(A1, A2), K(B1, B2), K(C1, C2) hở ra, động cắt khỏi nguồn ba pha Trên mạch điều khiển có cố ngắn mạch xảy ra, dòng ngắn mạch (lớn nhiều lần so dịng định mức cầu chì) chạy qua cầu chì, dây chì phát sinh lượng nhiệt có giá trị Q = RI2t làm dây chì chảy đứt, loại mạch điều khiển khỏi nguồn điện 2.4.2 MẠCH ĐẢO CHIỀU QUAY GIÁN TIẾP ĐỘNG CƠ KĐB PHA Trong máy cơng nghiệp, nhiều động có nhu cầu phải quay chiều Muốn không chế động điện ta phải dùng Contactor: T để động quay thuận, N để động quay ngược Nút nhấn MT để động quay thuận, MN sử dụng động quay ngược Đây nút nhấn đơn  Chạy thuận: Sau đóng CB, nhấn nút MT, cuộn dây Contactor T có điện (dòng điện qua mạch : Pha A-1-3-5-7 -2-4- pha B) Các tiếp điểm Contactor T mạch động lực đóng lại để cấp điện pha vào cho động quay thuận; đồng thời tiếp điểm phụ Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 130 Phần 2: Khí cụ điện Hình 2.39 KT(3-5) đóng lại để tự trì (bng tay khỏi MT động tiếp tục quay); tiếp điểm KT (11 -13) mở để không cho contactor N làm việc contactor T làm việc  Dừng máy: Nhấn nút D, cuộn dây Contactor T điện tiếp điểm contactor mở cắt điện để động dừng lại  Chạy ngược Nhấn nút MN, cuộn dây Contactor N có điện ((dịng điện qua mạch : Pha A-13-11-13-2-4- pha B) Các tiếp điểm contactor N mạch động lực đóng lại (2 pha A-B đảo cho nhau) để cấp điện pha vào cho động quay ngược; đồng thời tiếp điểm phụ KN (3-11) đóng lại để tự trì; tiếp điểm KN (5-7) mở để không cho contactor T làm việc contactor N làm việc  Dừng máy: Nhấn nút D, cuộn dây Contactor N điện tiếp điểm contactor mở cắt điện để động dừng lại  Liên động bảo vệ: Khoá liên động (khoá chéo) KN (5-7)và KT (11-13) cài chéo để contactor T contactor N không làm việc đồng thời, tránh ngắn mạch nguồn điện Bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch CB Bảo vệ tải cho động rơ le nhiệt RN Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 131 Phần 2: Khí cụ điện 2.4.3 MẠCH ĐẢO CHIỀU QUAY TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ KĐB PHA Hình 2.40 MT MN động Nút D ấn MT để quay thuận7và nút9 MN để 2động cơ4quay ngược Đây nút ấn kép (nên ấn MT tiếp điểm 11 – 13 mở ấn MN tĩếp điểm – mở, nên N P KT KN khôngKthể có điện đồng thời) 1cuộn T KN KT RN  Chạy thuận: Sau đóng cầu dao CD, ấn nút MT, contactor KT có điện (Dịng điện từ dây HÌNH 6.4 P- 1-3-5-7-9-2-4-N, cuộn KT11 9.2 có điện),các 15 điểm mạch động lực đóng lại 13 tiếp để cấp điện pha vào cho động quay thuận đồng thời tiếp điểm phụ KT 3-5 đóng lại để tự KtrìN tiếp điểm KK T 13-15 mở để đảm bảo an toàn KN T  Chạy ngược: Ấn nút MN , contactor KN có điện (Dòng điện từ dây P- 1-3-11-13-15-2-4-N, cuộn KN15-2 có điện) tiếp điểm bên mạch động lực đóng lại (2 pha A B đảo cho nhau) cấp điện cho động Đ quay ngược, đồng thời tiếp điểm phụ thường mở KN3-11 đóng lại để trì, tiếp điểm thường đóng KN7-9 mở để đảm bảo an toàn  Dừng máy: Muốn tắt máy ta ấn vào nút D, khởi động từ KT (hoặc KN) điện, tiếp điểm thường mở nhã cắt điện để động dừng lại Nếu động có cố q tải phần tử rơle nhiệt mạch động lực RN, nóng lên nhã tiếp điểm 2-4 ra, cuộn dây KT (KN) điện tiếp điểm thường mở mở ra, động điện dừng lại Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 132 Phần 2: Khí cụ điện Có thể vẽ mạch đảo chiều quay trực hình sau D MT MN N P KN 11 KT 13 KN KT KT RN 15 KN Mạch điều khiển Hình 2.40b 2.4.4 Mạch khởi động trực tiếp động điện chiều  Giới thiệu mạch điện Khởi động trực tiếp có đặc điểm thời gian khởi động nhanh, moment khởi động lớn, gây sụt áp nguồn điện Phương pháp áp dụng công suất động nhỏ 10% công suất nguồn điện Mạch động lực gồm có động điện chiều kích từ song song có điện áp định mức Uđm = 220 V Các tiếp điểm contactor K điều khiển cuộn dây contactor K Cuộn dây bù (CB) nối tiếp với cuộn dây phần ứng đặt cực từ để khử ảnh hưởng phản ứng phần ứng Nhờ có cuộn bù mà phạm vi thay đổi cho phép dòng điện phần ứng, ảnh hưởng phản ứng phần ứng giảm xuống đặc tính cơ, đặc tính tốc độ động coi từ thơng khơng đổi, khơng phụ thuộc vào dịng điện phần ứng Cuộn dây cực từ phụ (CP) quấn cực từ phụ để khử ảnh hưởng phản ứng phần ứng Nhờ có cuộn phụ mà phạm vi thay đổi cho phép dòng điện phần ứng, ảnh hưởng phản ứng phần ứng giảm xuống CB dùng để đóng cắt bảo vệ cố ngắn mạch cho tồn mạch điện Phần tử đốt nóng rơle nhiệt OL kết hợp với tiếp điểm rơle nhiệt OL mạch điều khiển để bảo vệ tải cho động M Mạch điều khiển bao gồm cuộn dây tiếp điểm phụ contactor K kết hợp với nút nhấn Start để khởi động động M Nút nhấn Stop hay nút nhấn EM điều khiển ngắt điện qua cuộn dây contactor K để dừng động M Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 133 Phần 2: Khí cụ điện Hình 2.41 Mạch khởi động trực tiếp động điện chiều kích từ song song Tiếp điểm rơle nhiệt OL điều khiển phần tử đốt nóng rơle nhiệt OL mạch động lực Tiếp điểm tác động có tải mạch động lực Cầu chì F dùng để bảo vệ cố ngắn mạch cho mạch điều khiển  Nguyên lý làm việc Đóng CB hai pha, ấn nút Start(7, 9), tiếp điểm nút ấn Start(7, 9) tiếp xúc, có dòng điện chạy qua cuộn dây contactor K(9, L21) dòng điện chạy theo đường (L11, 1, 3, 5, 7, 9, K, L21), tiếp điểm K(7, 9) đóng lại để trì dịng điện qua cuộn dây contactor K(9, L21) buông nút ấn Start(7, 9) ra, mạch động lực tiếp điểm K(L11, L12), K(L21, L22) đóng lại cấp điện chiều vào cuộn dây kích từ cuộn dây phần ứng động M hoạt động Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 134 Phần 2: Khí cụ điện Đóng CB pha Ấn Start(7, 9) lực đủ lớn Tiếp điểm Start(7, 9) tiếp xúc Có dòng điện qua cuộn dây contactor K(9, L21) Tiếp điểm K(L11, L12), K(L21, L22) đóng lại Tiếp điểm K(7, 9) đóng lại Động M cấp điện, hoạt động Hình 3.2b Sơ đồ tóm tắt nguyên lý khởi động động điện chiều kích từ song song Động M hoạt động, muốn dừng động M nhấn nút Stop(5, 7) tiếp điểm nút nhấn Stop(5, 7) hở ra, cuộn dây contactor K(9, L21)mất điện, tiếp điểm K(7, 9) mở ra, mạch động lực tiếp điểm K(L11, L12), K(L21, L22) hở ra, ngắt điện vào động M, động M dừng 3.1.1.3 Bảo vệ mạch điện động CB hai pha dùng để đóng cắt bảo vệ cố ngắn mạch cho toàn mạch điện Động hoạt động phụ tải đặt lên trục động M lớn phụ tải định mức động cơ, giả sử dịng q tải có giá trị từ (1,1  1,25) Iđmđc tồn khoảng thời gian t làm phần tử đốt nóng rơle nhiệt OL phát sinh lượng nhiệt làm lưỡng kim giản nở cong tác động tiếp điểm rơle nhiệt mạch điều khiển OL(3, 5) mở ra, làm cuộn dây contactor K(9, L21) điện, tiếp điểm K(7, 9), K(L11, L12), K(L22, L21) hở ra, động ngưng hoạt động Cầu chì F lắp mạch điều khiển để bảo vệ cố ngắn mạch cho mạch điều khiển Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 135 ... điều khiển bảo vệ Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 117 Phần 2: Khí cụ điện BẢNG KÝ HIỆU CÁC PHẦN TỬ RƠ LE Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 118 Phần 2: Khí cụ điện Bài 20 KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ 2.3.1... khiển Giáo trình Khí cụ điện- Máy điện 103 Phần 2: Khí cụ điện 2.2.3.CẦU DAO 2.2.3.1 Cơng dụng Cầu dao khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện tay mạng hạ áp Cầu dao sử dụng phổ biến mạch điện. .. điện (dịng điện qua mạch : Pha A- 1-3 - 5-7 -2 - 4- pha B) Các tiếp điểm Contactor T mạch động lực đóng lại để cấp điện pha vào cho động quay thuận; đồng thời tiếp điểm phụ Giáo trình Khí cụ điện-