Giáo trình Khí cụ điện cung cấp cho người đọc 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!
UBND TỈNH SÓC TRĂNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ SÓC TRĂNG GIÁO TRÌNH Mơn học/mơ đun: KHÍ CỤ ĐIỆN Nghề: Điện cơng nghiệp Kỹ thuật máy lạnh Điều hịa khơng khí Trình độ: Trung cấp, Cao đẳng (Ban hành kèm theo Quyết định số … /QĐ-CĐN, ngày tháng … năm … Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Sóc Trăng) Sóc Trăng - Năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Khí cụ điện môn học biên soạn dựa chương trình khung, chương trình dạy nghề Bộ Lao động -Thương binh Xã hội Tổng cục Giáo dục nghề nghiệp ban hành dành cho hệ Trung cấp, Cao đẳng Kỹ thuật máy lạnh & Điều hịa khơng khí Giáo trình biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình xây dựng mức độ đơn giản dễ hiểu nhất, có ví dụ áp dụng để làm sáng tỏ lý thuyết Giáo viên biên soạn dựa kinh nghiệm giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp tham khảo nhiều giáo trình có để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung biên soạn gắn với nhu cầu thực tế Nội dung mơn học gồm có chương: - Chương 1: Khái niệm cơng dụng khí cụ điện; - Chương 2: Khí cụ điện đóng cắt; - Chương 3: Khí cụ điện bảo vệ; - Chương 4: Khí cụ điện điều khiển Giáo trình tài liệu giảng dạy tham khảo tốt cho ngành thuộc lĩnh vực điện dân dụng, điện công nghiệp, điện tử cơng nghiệp Mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cô giáo, bạn đọc để tác giả hiệu chỉnh hồn thiện Sóc Trăng, ngày tháng năm 2020 Biên soạn Nguyễn Lê Đăng Khoa MỤC LỤC TRANG Chương 1: KHÁI NIỆM VÀ CƠNG DỤNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN 1 Khái niệm khí cụ điện .1 Công dụng phân loại khí cụ điện 24 Chương 2: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT 27 Cầu dao 27 Các loại công tắc nút điều khiển 32 Dao cách ly 37 Máy cắt điện 40 Áp-tô-mát 41 Chương 3: KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ 49 Nam châm điện 49 Rơle điện từ 54 Rơle nhiệt 58 Cầu chì 63 Biến áp đo lường 71 Thiết bị chống rò 73 Chương 4: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 81 Công tắc tơ 81 Khởi động từ .91 Rơle trung gian rơle tốc độ 95 Rơle thời gian .100 Bộ khống chế 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Khí cụ điện Mã mơn học: ĐC451204 I Vị trí, tính chất mơn học - Vị trí: Mơn học học sau mơn học: An tồn lao động; Mạch điện, học song song với môn Vật liệu điện - Tính chất: Là mơn học kỹ thuật sở, thuộc môn học đào tạo nghề bắt buộc - Ý nghĩa vai trị mơn học: Hiện nước ta hầu hết hoạt động xã hội gắn với việc sử dụng điện Điện khơng sử dụng thành phố mà cịn đưa nông thôn, miền núi nhờ trạm phát điện địa phương Cùng với phát triển điện khí cụ điện sử dụng ngày tăng lên không ngừng Chất lượng khí cụ điện khơng ngừng cải tiến nâng cao với phát triển công nghệ Vì địi hỏi người cơng nhân làm việc ngành, nghề đặc biệt nghề điện phải hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tính kỹ thuật ứng dụng loại khí cụ điện nắm tượng, nguyên nhân hư hỏng cách sữa chữa khí cụ điện, để không ngừng nâng cao hiệu kinh tế tiết kiệm điện sử dụng Nội dung môn học nhằm trang bị cho học viên kiến thức kỹ cần thiết cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tính kỹ thuật ứng dụng, nắm tượng, nguyên nhân hư hỏng cách sữa chữa số khí cụ điện nhằm ứng dụng có hiệu ngành nghề II Mục tiêu mơn học - Về kiến thức: + Nhận dạng phân loại khí cụ điện + Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động loại khí cụ điện thơng dụng - Về kỹ năng: Tính chọn loại khí cụ điện theo yêu cầu phụ tải - Về lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, cẩn thận, xác học tập thực cơng việc III Nội dung môn học Chương 1: KHÁI NIỆM VÀ CƠNG DỤNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN Mã chương: ĐC451204-01 Giới thiệu: Cùng với phát triển ngành công nghiệp điện thiết bị điện dân dụng, điện cơng nghiệp khí cụ điện sử dụng ngày tăng lên không ngừng Chất lượng khí cụ điện khơng ngừng cải tiến nâng cao với phát triển cơng nghệ Vì địi hỏi người cơng nhân làm việc ngành, nghề đặc biệt nghề điện phải hiểu rõ yêu cầu, nắm vững sở lý thuyết khí cụ điện Làm sở để nắm vững cấu tạo, nguyên lý làm việc ứng dụng loại khí cụ điện để không ngừng nâng cao hiệu kinh tế tiết kiệm điện sử dụng Mục tiêu: - Nêu khái niệm, cơng dụng loại khí cụ điện - Hiểu cách tiếp xúc điện, cách tạo hồ quang điện dập tắt hồ quang điện - Rèn luyện tính nghiêm túc học tập thực cơng việc Nội dung chính: Khái niệm khí cụ điện 1.1 Khái niệm khí cụ điện Khí cụ điện thiết bị dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh bảo vệ lưới điện, mạch điện, máy điện máy móc sản xuất Ngồi cịn dùng để kiểm tra điều chỉnh q trình khơng điện khác Các yêu cầu khí cụ điện: Khí cụ điện phải thỏa mãn yêu cầu sau: + Khí cụ điện phải đảm bảo sử dụng lâu dài với thông số kỹ thuật định mức Nói cách khác dịng điện qua vật dẫn khơng vượt q trị số cho phép khơng làm nóng khí cụ điện chóng hỏng + Khí cụ điện ổn định nhiệt ổn định điện động Vật liệu phải chịu nóng tốt có cường độ khí cao q tải hay ngắn mạch, dịng điện lớn làm khí cụ điện hư hỏng biến dạng + Vật liệu cách điện phải tốt để xẩy điện áp phạm vi cho phép khí cụ điện khơng bị chọc thủng + Khí cụ điện phải đảm bảo làm việc xác, an tồn song phải gọn nhẹ, rẻ tiền, dễ gia công, dễ lắp ráp, kiểm tra sữa chữa + Ngồi khí cụ điện phải làm việc ổn định điều kiện môi trường u cầu 1.2 Sự phát nóng khí cụ điện Dịng điện chạy vật dẫn làm khí cụ điện nóng lên (theo định luật JunLenxơ) Nếu nhiệt độ vượt giá trị cho phép, khí cụ điện chóng hỏng, vật liệu cách điện chóng hố già độ bền khí giảm nhanh chóng Nhiệt độ cho phép phận khí cụ điện cho bảng sau:(bảng 1.1) Bảng 1-1: Nhiệt độ cho phép phận khí cụ điện cấp chịu nhiệt vật liệu cách điện Cấp cách Nhiệt độ cho điện Y phép (0C) Các vật liệu cách điện chủ yếu 110 Vật liệu không bọc cách điện hay để xa vật cách điện 75 Dây nối tiếp xúc cố định 75 Tiếp xúc hình ngón đồng hợp kim đồng 110 Tiếp xúc trượt đồng hợp kim đồng 120 Tiếp xúc má bạc 110 Vật không dẫn điện, không bọc cách điện 90 Giấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su, gỗ vật liệu tương tự, không tẩm nhựa Các loại nhựa như: nhựa polietilen, nhựa polistirol, vinyl clorua, anilin A 105 Giấy, vải sợi, lụa tẩm dầu, cao su nhân tạo, nhựa polieste, loại sơn cách điện có dầu làm khơ E 120 Nhựa tráng polivinylphocman, poliamit, eboxi Giấy ép vải có tẩm nha phenolfocmandehit (gọi chung bakelit giấy) Nhựa melaminfocmandehit có chất độn xenlulo Vải có tẩm poliamit Nhựa poliamit, nhựa phênol phurol có độn xenlulo B 130 Nhựa polieste, amiăng, mica, thủy tinhcó chất độn Sơn cách điện có dầu làm khô, dùng phận không tiếp xúc với khơng khí Sơn cách điện alkit, sơn cách điện từ nhựa phenol Các loại sản phẩm mica (micanit, mica màng mỏng) Nhựa phênol-phurol có chất độn khống Nhựa eboxi, sợi thủy tinh, nhựa melamin focmandehit, amiăng, mica,hoặc thủy tinh có chất độn F 155 Sợi amiăng, sợi thủy tinh khơng có chất kết dính H 180 Xilicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dính C Trên 180 Mica khơng có chất kết dính, thủy tinh, sứ Politetraflotilen, polimonoclortrifloetilen Tuỳ theo chế độ làm việc mà khí cụ điện phát nóng khác Có ba chế độ làm việc: làm việc dài hạn, làm việc ngắn hạn làm việc ngắn hạn lặp lại Chế độ ngắn hạn lặp lại: Ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại thường dùng hệ số thơng dịng điện ĐL% Theo định nghĩa: L% t lv t 100 lv 100 t lv t ng T Trong đó: - tlv thời gian làm việc - tng thời gian nghỉ - T chu kỳ làm việc Độ chênh nhiệt (còn gọi độ tăng nhiệt) hiệu nhiệt độ khí cụ điện mơi trường xung quanh: Trong đó: - : nhiệt độ khí cụ điện - o: nhiệt độ môi trường xung quanh Các nước miền ôn đới quy định q0 = 350C Việt Nam quy định q0 = 400C Sự phát nóng tổn hao nhiệt định Đối với khí cụ điện chiều tổn hao đồng, khí cụ điện xoay chiều tổn hao đồng sắt Ngồi cịn có tổn hao phụ Nguồn phát nóng khí cụ điện là: dây dẫn có dịng điện chạy qua, lõi thép có từ thơng biến thiên theo thời gian Cầu chì, chống sét số khí cụ điện khác phát nóng hồ quang Ngồi cịn phát nóng tổn thất dịng điện xốy Bên cạnh q trình phát nóng có q trình toả nhiệt theo ba hình thức: truyền nhiệt, xạ đối lưu Phát nóng vật thể đồng chất chế độ làm việc dài hạn: Hình 1-1 Đường đặc tính phát nóng theo thời gian khí cụ điện chế độ dài hạn Chế độ làm việc dài hạn chế độ khí cụ làm việc thời gian t > t1, t1 thời gian phát nóng khí cụ điện từ nhiệt độ mơi trường xung quanh đến nhiệt độ ổn định (hình 1-1) với phụ tải khơng đổi hay thay đổi Khi độ chênh lệch nhiệt độ đạt tới trị số định tôđ Một vật dẫn đồng chất, tiết diện đặn có nhiệt độ ban đầu nhiệt độ mơi trường xung quanh Giả thiết dịng điện có giá trị không đổi bắt đầu qua vật dẫn: Từ lúc vật dẫn tiêu tốn lượng điện để chuyển thành nhiệt làm nóng vật dẫn Lúc đầu, nhiệt tỏa mơi trường xung quanh mà chủ yếu tích lũy vật dẫn, nhiệt độ vật dẫn bắt đầu tăng dần lên sau thời gian đạt tới giá trị ổn định tôđ giữ giá trị Như nhiệt độ vật dẫn tăng nhanh theo thời gian đến lúc chậm dần đến ổn định Nhiệt lượng tiêu tốn khoảng thời gian dt theo định luật Jun-Lenxơ: Pdt I Rdt , Ws Với: P: Công suất tác dụng, W I : Giá trị dòng điện hiệu dụng, A R : Điện trở vật dẫn, W * Phương trình cân nhiệt là: Pdt CMd S dt Trong đó: CMd : Phần tích lũy đốt nóng vật dẫn S dt: Phần tỏa môi trường xung quanh C: Tỉ nhiệt vật dẫn M: Khối lượng vật dẫn, kg : Độ chênh nhiệt độ (0C) so với môI trường xung quanh : Hệ số tỏa nhiệt W/m2, oC S: Diện tích tỏa nhiệt vật dẫn, m2 c Các trạng thái làm việc khí cụ điện: + Trạng thái làm việc bình thường: Là khí cụ điện thiết bị điện làm việc với đại lượng thông số không vượt trị số định mức đại lượng dịng điện, điện áp, cơng suất vv Đại lượng định mức trị số thông số mà thiết bị điện sử dụng hết khả chúng đồng thời đảm bảo làm việc lâu dài + Trạng thái làm việc không bình thường: Là đại lượng vượt trị số cho phép gọi làm việc trạng thái khơng bình thường Ví dụ: Q dịng điện: dòng điện vượt trị số định mức như, tải, ngắn mạch, tổn hao dây quấn lõi thép vượt mức bình thường làm nhiệt độ tăng cao gây hư hỏng khí cụ điện Quá điện áp: điện áp vượt trị số định mức trường hợp điện áp sét Khi điện trường vật liệu cách điện tăng cao xẩy phóng điện gây hư hỏng cách điện Các loại ngắn mạch: ngắn mạch pha, ngắn mạch pha, ngắn mạch pha, ngắn mạch pha chạm đất Khi có ngắn mạch dịng điện lớn, trường hợp cố mạch điện nên cần thiết phải có thiết bị bảo vệ 1.3 Tiếp xúc điện Khái niệm: Theo cách hiểu thông thường, chỗ tiếp xúc điện nơi gặp gỡ chung hai hay nhiều vật dẫn để dòng điện từ vật dẫn sang vật dẫn khác Bề mặt tiếp xúc vật dẫn gọi bề mặt tiếp xúc điện Tiếp xúc điện phần quan trọng khí cụ điện Trong thời gian hoạt động đóng mở, chỗ tiếp xúc phát nóng cao, mài mịn lớn va đập ma sát, đặc biệt hoạt động có tính chất hủy hoại hồ quang Tiếp xúc điện phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Thực tiếp xúc chắn, đảm bảo - Sức bền khí cao - Khơng phát nóng q giá trị cho phép dòng điện định mức - Ổn định nhiệt điện động có dịng ngắn mạch qua - Chịu tác dụng môi trường xung quanh, nhiệt độ cao bị oxy hố Có ba loại tiếp xúc: - Tiếp xúc cố định: hai vật tiếp xúc không rời bulông, đinh tán - Tiếp xúc đóng mở: tiếp điểm khí cụ điện đóng mở mạch điện - Tiếp xúc trượt: Chổi than trượt cổ góp, vành trượt máy điện Lực ép lên mặt tiếp xúc bulơng hay lị xo Theo bề mặt tiếp xúc có ba dạng: - Tiếp xúc điểm (giữa hai mặt cầu, mặt cầu - mặt phẳng, hình nón - mặt phẳng) - Tiếp xúc đường (giữa hình trụ - mặt phẳng) - Tiếp xúc mặt (mặt phẳng - mặt phẳng) Bề mặt tiếp xúc theo dạng có mặt phẳng lồi lõm nhỏ mà mắt thường thấy Tiếp xúc hai vật dẫn không thực tồn bề mặt mà có vài điểm tiếp xúc thơi Đó đỉnh có bề mặt cực bé để dẫn dòng điện qua Muốn tiếp xúc tốt phải làm mối tiếp xúc Sau thời gian định, bề mặt làm khơng khí bị phủ lớp oxy mối tiếp xúc vàng hay bạc, lớp oxy chậm phát triển Thông thường, bề mặt tiếp xúc làm giấy nhám mịn sau lau lại vải Nếu bề mặt tiếp điểm có dính mỡ dầu phải làm axêtôn Điện trở tiếp xúc tiếp điểm: Có hai vật tiếp xúc nhau, diện tích tiếp xúc S, điện trở suất chiều dài l (hình 1-2,a) Lúc điện trở hai vật dẫn tính bằng: 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 2.5 Đặc tính kỹ thuật ứng dụng 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 Rơle trung gian rơle tốc độ 3.1 Rơle trung gian Rơle trung gian khí cụ điện dùng để khuếch đại gián tiếp tín hiệu tác động mạch điều khiển hay bảo vệ Trong mạch điện, rơle trung gian thường nằm hai rơle khác (vì điều nên có tên trung gian) 3.1.1 Cấu tạo Cuộn dây hút rơle trung gian thường cuộn dây điện áp 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 loại rơ le có tiếp điểm phụ khơng có tiếp điểm chính, tiếp điểm thường nhỏ giống 3.1.2 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động rơle trung gian dựa nguyên lý điện từ Khi đưa điện áp xoay chiều thích hợp vào hai đầu cuộn dây rơle phần cảm hút phần ứng làm đóng, mở hệ thống tiếp điểm Khi cắt dịng điện cuộn dây rơle 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 Cường độ dịng điện qua tiếp điểm 95 3.1.3 Tính chọn rơle trung gian Khi tính chọn rơle trung gian ta cần ý điểm sau: - Điện áp định mức rơle: Urơle = Umạng - Dòng điện định mức: Iđm rơle Itt (Itt dịng điện tính tốn mạch) - Số lượng tiếp điểm - Loại tiếp điểm thường đóng thường mở - Căn vào nhu cầu sử dụng kết hợp với điểm để chọn loại rơle có thơng số thích hợp Các ký hiệu: Trong trình lắp ráp mạch điều khiển dùng rơle hay mạch điện tử công nghiệp, ta thường gặp số ký hiệu sau dùng cho Rơle Rơle SPDT Rơle SPST Rơle DPST DPDT + Ký hiệu SPDT: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ: SINGLE POLE DOUBLE THROW, Rơle mang ký hiệu thường có cặp tiếp điểm thường đóng cặp tiếp điểm thường mở, hai cặp tiếp điểm có đầu chung với + Ký hiệu DPDT: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ: DOUBLE POLE DOUBLE THROW, Rơle Rơle mang ký hiệu gồm có hai cặp tiếp điểm thường đóng hai cặp tiếp điểm thường mở Các tiếp điểm liên kết thành hai hệ thống, hệ thống bao gồm cặp tiếp điểm thường đóng thường mở có đầu chung + Ký hiệu SPST: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ: SINGLE POLE SINGLE THROW, Rơle mang ký hiệu có cặp tiếp điểm thường mở 96 + Ký hiệu DPST: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ: DOUBLE POLE SINGLE THROW, Rơle mang ký hiệu gồm có hai cặp tiếp điểm thường mở Ngồi ra, Rơle lắp tủ điều khiển thường đặt đế chân Tùy theo số lượng chân ra, ta có kiểu đế chân khác nhau: đế chân, đế 11 chân 3.1.4 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng Đối với rơle trung gian ta thường thấy hư hỏng sau đây: 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 ôxy hóa xâm thực môi trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt vv…) - Do hậu việc xuất dòng điện ngắn mạch pha với ‘’đất’’ dịng ngắn mạch hai pha phía sau rơle Hư hỏng cuộn dây (cuộn hút): + 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 bị va đập khí Hư hỏng chân cắm vào đế rơle + Nguyên nhân: 97 - Do người sử dụng không cẩn thận tháo, (lắp) rơle khỏi (vào) đế rơle - Do chân rơle bị cong nên không khớp với lổ đế rơle 3.1.5 Sửa chữa khí cụ điện điều khiển Biện pháp sửa chữa: - Lựa chọn rơle 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 rơle - Kiểm tra lại độ đàn hồi giá đỡ tiếp điểm để đảm bảo lực ép 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 công nghệ kỹ thuật quấn dây, yếu tố quan trọng đẻ dẩm bảo độ bền tuổi thọ cuộn dây 3.2 Rơle tốc độ 3.2.1 Cấu tạo Rơle tốc độ dùng nhiều mạch điện hãm ngược động không đồng bộ, nguyên lý cấu tạo hình vẽ 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 98 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 3.2.2 Nguyên lý làm việc 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 3.2.3 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng Khi sử dụng rơle tốc độ ta thường gặp hư hỏng sau + Hư hỏng tiếp điểm - Lực ép tiếp điểm không đủ - Giá đỡ tiếp điểm không phẳng, cong, vêng - Bề mặt tiếp điểm bị ơxy hóa xâm thực mơi trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt vv…) - Do hậu việc xuất dòng điện ngắn mạch pha với ‘’đất’’ dòng ngắn mạch hai pha phía sau rơle + Hư hỏng thép đàn hồi - Do thép bị tính đàn hồi (mỏi học) - Do ngoại lực tác động vào + Nam châm vĩnh cửu từ tính làm việc môi trường khử từ + Hư hỏng ống trụ quay tự Do bề mặt tiếp xúc không tốt, bụi bẩn 3.2.4 Sửa chữa rơle Biện pháp sửa chữa: - Lựa chọn rơle 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 rơle - Kiểm tra lại độ đàn hồi thép đàn hồi để đảm bảo lực ép tiếp điểm 99 - Kiểm tra bảo dưỡng ống trụ quay tự - Kiểm tra từ tính nam châm vĩnh cửu Rơle thời gian 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 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 lị 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: 4.1 Cấu tạo Rơle thời gian kiểu điện từ cấu tạo gồm có phận (hình 4.11) 100 4.2 Nguyên lý hoạt động Lõi thép hình chữ 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) đóng lại Khi cuộn dây điện, từ thơng giảm dần Trong ống đồng xuất dịng điện cảm ứng tạo nên từ thơng chống lại giảm từ thông ban đầu Kết từ thông tổng mạch không bị triệt tiêu sau điện Do từ thông mạch cịn nên tiếp điểm trì trạng thái đóng thêm khoảng thời gian mở Vít (5) dùng điều chỉnh độ căng lị xo, đồng mỏng (7) dùng điều chỉnh khe hở nắp phần cảm Hai phận có tác dụng điều chỉnh thời gian tác động Rơle On-delay: Trì hỗn thời gian đóng mạch (hình 4-13) Tóm tắt nguyên lý làm việc Timer On-delay - Khi đặt vào cuộn dây Timer On-delay (Board mạch điện tử Chân Chân 7, hình 4.13) điện áp định mức: + Các tiếp điểm thường (1-3 1-4, hình 4.13) 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, hình 4.13) 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 101 - Khi ta ngưng cấp điện cho cuộn dây Timer Các tiếp điểm trở trạng thái ban đầu (như hình 4.13) Cách kiểm tra Timer: - Chỉnh Timer 10s - Cho điện áp định mức vào đầu cuộn dây, Timer có đèn LED sáng: + 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 4-15) Tóm tắt nguyên lý làm việc Timer Off-delay: - Khi đặt vào cuộn dây Timer On-delay (Board mạch điện tử Chân 7, hình 4.15) điện áp định mức: + Các tiếp điểm thường (1-3 1-4, hình 4.15) 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, hình 4.15) 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 (như hình 4.15) Ký hiệu: 102 4.3 Tính chọn rơle thời gian Khi chọn lựa rơle thời gian ta cần ý điểm sau: - Điện áp định mức: Uđm rơle = Umạng - Dòng điện định mức: Iđm rơle Itt (Itt dòng điện mạch điều khiển Hiện thị trường ta thường gặp loại rơle có dịng điện định mức 5A 7A, điện áp 220V 250V) - Thời gian trễ (có loại 10s, 30s, 60s 15; 30; 60 phút ) - Loại rơle On-delay hay Off-delay Sau vào mục đích sử dụng để chọn loại rơle thích hợp 4.4 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng Khi sử dụng ta thường gặp hư hỏng sau: + Hư hỏng tiếp điểm thường tiếp điểm thời gian bị ngắn mạch phía sau rơle + Các tiếp điểm thời gian hoạt động khơng (ví dụ Tiếp điểm thời gian thường mở 8-6 khơng đóng sau thời gian ta điều chỉnh đưa điện áp định mức vào hai đầu cuộn dây rơle ) bị nổ đứt dây nối từ Board mạch điện tử đến chân hư hỏng Board mạch điện tử 4.5 Sửa chữa rơle thời gian Đối vơi rơle thời gian có cấu tạo phức tạp nên có trường hợp hư hỏng ta sửa chữa trường hợp bị đứt dây nối từ Board mạch điện tử đến đầu chân rơle cách hàn nối lại Bộ khống chế 5.1 Công dụng phân loại 103 Trong máy móc cơng nghiệp người ta sử dụng rộng rãi khống chế để làm khí cụ điều khiển thiết bị điện Bộ khống 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 Đơi 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 ngun lý khống chế huy khơng khác khống chế động lực Chỉ có hệ thống tiếp điểm bé, nhẹ, nhỏ sử dụng mạch điều khiển Phân loại cấu tạo: + 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 5.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động khống chế hình trống 5.2.1 Cấu tạo Bộ khống chế hình trống có cấu tạo (hình 4.16) 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 trượt nối điện với sẵn bên Các tiếp xúc tĩnh có lị xo đàn hồi (còn gọi chổi tiếp xúc) kẹp chặt 104 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 5.2.2 Nguyên lý hoạt động Khi quay trục đoạn vành trượt tiếp xúc mặt với chổi tiếp xúc thực chuyển đổi mạch cần thiết mạch điều khiển (hình 4.16) 5.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động khống chế hình cam Hình dạng chung khống chế hình cam trình bày (hình vẽ 4.17) 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 lỏm hay phần lồi hình cam, làm đóng mở tiếp điểm 105 5.4 Các thông số kỹ thuật khống chế 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 công 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 cở bé dùng để điều khiển động điện xoay chiều có cơng suất bé (11- 30)kW có trọng lượng xấp xỉ 30 kg 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 5.5 Tính chọn khống chế Cách lựa chọn: Để lựa chọn không chế ta vào: 106 - 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) Khi chọn dòng điện I qua tiếp điểm ta vào công suất định mức (Pđm ) động tính I theo cơng thức: + Đối với động điện chiều: I = 1,2 Pdm 10 , A 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 - Điện áp định mức nguồn cung cấp Khi điện áp nguồn thay đổi, dung lượng khống chế thay đổi theo, chẳng hạn khống chế có dung lương 100kW điện áp 380V, sử dụng điện áp 220V dùng tới công suất 60kW 5.6 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng + Bộ khống chế hình trống - Hư hỏng vành trượt đồng: ma sát bề mặt, bụi bẩn, bị cong, vênh, bị cháy, bị dính vv - Hư hỏng trục quay vít bị chờn, bị hỏng ren - Hư hỏng tiếp xúc tỉnh ma sát bề mặt với vành trượt đồng, bụi bẩn, tính đàn hồi vv - Hư hỏng trục tiếp xúc tỉnh bị tác động môi trường, nhiệt độ làm việc, cách điện bị già hóa 107 + Bộ khống chế hình cam - Hư hỏng tiếp điểm tỉnh tiếp điểm động: bị cháy, bị dính, bị cong, vênh khơng trùng khớp tiếp điểm động tiếp điểm tỉnh, vv - Hư hỏng bề mặt tiếp xúc hình cam ma sát, bụi bẩn - Hư hỏng phận truyền động ốc vít bị mịn bị hỏng, vv - Hư hỏng lị xo đàn hồi dođặt khơng vị trí, độ đàn hồi lị xo giảm kim loại bị mỏi vv 5.7 Sửa chữa khống chế Đối với khống chế trình sử dụng tần số thao tác nhiều, dùng để điều khiển thiết bị điện có cơng suất lớn nên ta phải định kỳ kiểm tra bảo dưỡng cách điện, bề mặt tiếp xúc, ốc vít lực ép lò xo, trường hợp tiếp điểm tỉnh động bị mòn, bị rổ bị cháy, dính ta tiến hành thay Kiểm tra điều chỉnh trùng khớp tiếp điểm tỉnh động Cố định chắn tiếp xúc tỉnh lên trục cố định vành trượt lên trục quay CÂU HỎI ƠN TẬP Câu 1: Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động Công tắc tơ? Câu 2: Trình bày cấu tạo cách tính chọn khởi động từ? Câu 3: Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động Rơle thời gian? Câu 4: Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động khống chế hình trống? Câu 5: Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động khống chế hình cam? YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP Mục tiêu Kiến thức Kỹ Thái độ Nội dung - Trả lời đầy đủ câu hỏi phần câu hỏi tập; - Kiểm tra chi tiết phần trả lời câu hỏi câu hỏi - Làm đầy đủ tập giao; - Kiểm tra chi tiết tập thực hành - Nộp tập hạn (1 tuần nhà), tập nghiêm túc, Tổng 108 Điểm 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO KHÍ CỤ ĐIỆN - KẾT CẤU, SỬ DỤNG VÀ SỬA CHỮA Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1998 SỔ TAY LỰA CHỌN VÀ 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 Các trang web: WWW.CADIVI.COM WWW.DIENQUANG.COM WWW.VIHEM.COM.VN TỦ LẠNH GIA ĐÌNH VÀ MÁY ĐIỀU HOÀ NHIỆT ĐỘ Nguyễn Xuân Tiến - NXB Khoa học Kỹ thuật , 1984 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 10 THIẾT KẾ ĐIỆN VÀ DỰ TOÁN GIÁ THÀNH K.B Raina, s.k.bhattcharya (Phạm Văn Niên dịch), NXB Khoa Học Kỹ thuật, 1996 11 TÍNH TỐN PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN Đỗ Xn Khôi, NXB Khoa học Kỹ thuật , 2001 109 ... dòng điện + Phân loại theo loại dịng điện: - Khí cụ điện chiều - Khí cụ điện xoay chiều + Phân loại theo điện áp: - Khí cụ điện cao thế: chế tạo để sử dụng điện áp định mức lớn 1000V - Khí cụ điện. .. dụng khí cụ điện; - Chương 2: Khí cụ điện đóng cắt; - Chương 3: Khí cụ điện bảo vệ; - Chương 4: Khí cụ điện điều khiển Giáo trình tài liệu giảng dạy tham khảo tốt cho ngành thuộc lĩnh vực điện. .. bảo vệ lưới điện, mạch điện, máy điện máy móc sản xuất Ngồi dùng để kiểm tra điều chỉnh q trình khơng điện khác Các u cầu khí cụ điện: Khí cụ điện phải thỏa mãn yêu cầu sau: + Khí cụ điện phải