Là những khí cụ điện thông dụng dùng để đóng cắt hay chuyển đổi mạch điện bằng tay hay tự động có điều khiển từ xa. Đây là những khí cụ điện được dùng chủ yếu trong các nhà máy xí nghiệp công nghiệp trong những năm vừa qua. Chúng cũng có thể tồn tại nhiều năm nữa trong quá trình đóng góp vào công cuộc đổi mới của nước ta.
Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá Phần I: Khí cụ điện đóng cắt bảo vệ hạ áp Các khí cụ điều khiển Là khí cụ dùng để đóng cắt chuyển đổi mạch điện mạch điều khiển (mạch điện công suất nhỏ) đợc thực tay, có nhiều loại, nhiều kiểu, số lợng tiếp điểm khác I Nút ấn Khái niệm Nút ấn (nút điều khiển) khí cụ điện dùng để đóng, ngắt từ xa thiết bị điện từ khác nhau, chuyển đổi mạch điều khiển Có hai dạng: (a) Nút ấn thêng (b) Nót Ên thêng (c) Nót Ên H×nh 5.1: Các dạng nút ấn Nguyên lý làm việc Khi ấn lên núm (1), thông qua trục (7) mở tiếp ®iĨm thêng ®ãng (3) vµ ®ãng tiÕp ®iĨm th- êng mở (5) Khi không ấn phần động (gồm núm điều khiển, trụ tiếp điểm động) trở lại trạng thái ban đầu dới tác động lò xo nhả (2) Tất chi tiết đợc lắp bảng đấu dây (6) Phân loại 3.1 Theo hình dạng, ta chia làm loại: Phòng kĩ thuật Cơ Điện Hình 5.2: Cấu tạo nút ấn Biên soạn: Lê Ngọc cờng Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá - Loại hở - Loại bảo vệ - Loại bảo vệ chống nớc chống bụi - Loại bảo vệ chống nổ 3.2 Theo yêu cầu điều khiển, ta chia làm loại: - Lo¹i nót - Lo¹i nót - Lo¹i nút 3.3 Theo kết cấu bên trong, ta chia làm loại: - Loại có đèn báo - Loại đèn báo Khả ngắt: - Đối với dòng chiều: điện áp cho phép đến 80 100 V - Đối với dòng xoay chiều: điện áp cho phÐp ®Õn 500 V - Ti thä vỊ ®iƯn: 2.105 lần ngắt - Tuổi thọ cơ: 106 lần ngắt Màu nút ấn thờng đỏ, xanh, đen không màu nút ấn dừng phải màu đỏ II Các công tắc xoay Có nhiều loại, nhiều kiểu với số lợng tiếp điểm từ hai đến n tiếp điểm, có nhiều vị trí đóng cắt 2.1 Chức Phòng kĩ thuật Cơ Điện Biên soạn: Lê Ngọc cờng Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá Dùng để đóng, cắt, đổi nối không thờng xuyên mạch điện có công suất không lớn (dòng điện đến 400A, điện áp chiều 220 V, điện áp xoay chiều 380 V) 2.2 Nguyên lý làm việc Hình 5.3: Cấu tạo công tắc pha Hình 5.3 : Công tắc pha Khi xoay núm (4), nhờ hệ thống lò xo nằm (5) xoắn lại làm xoay trục (7) Các tiếp điểm động (2) gắn trục (7) chém vào tiếp điểm tĩnh (1) Lực ép tiếp điểm đâynhờ lực đàn hồi má tiếp điểm động Mỗi pha đợc ngăn cách với nhờ cách điện (6) Các cách điện (3) đợc làm vật liệu cách điện, làm tiếp điểm chuyển động dễ dàng u điểm: Tốc độ đóng cắt nhanh, kích thớc nhỏ gọn, hồ quang cháy môi trờng kín Nhợc điểm: Hệ thống tiếp điểm cấu truyền động chóng bị mòn, tuổi thọ đến 2.104 lần đóng ngắt Hình 5.4 Công tắc đổi nối kiểu cam: Hình 5.4 Phòng kĩ thuật Cơ Điện Biên soạn: Lê Ngọc cờng Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá 2.2 Phân loại Theo kết cấu, điều khiển đợc chia thành: + Bộ điều khiển kiểu phẳng + Bộ ®iỊu khiĨn kiĨu trèng + Bé ®iỊu khiĨn kiĨu cam điều chỉnh đợc không điều Hình 5.6: Bộ điều khiển hình cam điều chỉnh đợc Cấu tạo 1.Trục quay 2-7 Vấu gạt Đĩa cách điện 4-5-6 Tiếp điểm Tay đòn Con lăn 12 Chốt hÃm chỉnh đợc Hình5.7 : Bộ điều khiển hình cam không điều chỉnh đợc Các khống chế Các khống chế khí cụ điện dùng để đóng cắt, chuyển đổi mạch điện tay gạt hay vô lăng quay, điều khiển trực tiếp hay gián tiếp từ xa việc khởi động, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay, hÃm điện máy điện thiết bị điện Phòng kĩ thuật Cơ Điện Biên soạn: Lê Ngọc cờng Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá Tuỳ theo cấu tạo khống chế chia thành: 1.1 Bộ khống chế phẳng Dùng để đóng cắt, chuyển đổi mạch điện( biến đổi R g, đảo chiều động cơ) điều chỉnh tốc độ, hÃm động cơ, có công suất trung bình lớn, thực tay động (khi cần điều khiển từ xa) ã Hình 5.8 Tiếp điểm tĩnh Đế cách điện Xà ngang Tiếp điểm động Thanh dẫn điện Vít truyền động Động điện Tay quay Công tắc điểm cuối Phòng kĩ thuật Cơ Điện Biên soạn: Lê Ngọc cờng Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá Cấu tạo: Trên panen cách điện ngời ta gắn nhiều hàng tiếp điểm tĩnh để nối với mạch điện bên ngoài, xà mang tiếp điểm động đợc đỡ trục vít động đợc nhờ tay quay động Các tiếp điểm động đợc nối điện với nguồn cung cấp thông qua hệ thống chổi than tì ray dẫn điện Khi quay tay quay xà mang tiếp ®iĨm ®éng sÏ di chun , thùc hiƯn chun ®ỉi mạch điện bên Nhợc điểm: Trớc di chuyển xà cần cắt nguồn cung cấp, xà ®Õn vÞ trÝ míi råi míi ®ãng ®iƯn Tèc độ chuyển mạch chậm, khả mang tải nhỏ đợc sử dụng Có thể dùng công tắc tơ phụ đợc điều khiển liên động với hành trình xà ngang để tăng khả tải khống chế 1.2 Bộ khống chế hình trống Cấu tạo: Trên trục quay đợc bọc cách điện ngời ta gắn vành tiếp điểm động đồng có độ dài cung khác bố trí lệch góc xác định, chúng đợc nối điện với theo sơ đồ định Tì lên vành tiếp điểm động tiếp điểm tĩnh , chúng đợc nối với mạch điện bên Hình 5.9 Trục quay cách điện Vành tiếp điểm động Tiếp điểm tĩnh Giá cách điện Phòng kĩ thuật Cơ Điện Biên soạn: Lê Ngọc cờng Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá Khi quay trục, vành tiếp điểm động tiếp xúc rời khỏi tiếp điểm tĩnh thực chuyển đổi mạch điện bên So với khống chế hình phẳng khống chế hình trống đảm bảo đóng ngắt mạch chắn hơn, thờng đợc dùng cho truyền động yêu cầu đóng ngắt dòng điện lớn, có tần số thao tác lớn Nhợc điểm: tiếp điểm chóng bị mài mòn ma sát hồ quang, thao tác chuyển mạch nặng nề Trong khống chế, để tăng nhanh tốc độ chuyển mạch ngời ta sử dụng hệ thống trợ lực lò xo Các tiếp ®iĨm cđa bé khèng chÕ cã thĨ cho phÐp thay nhanh chóng tiếp điểm bị mòn cháy 1.3 Bộ khống chế hình cam Hình 5.10 Tiếp điểm ®éng Thanh tiÕp ®iĨm ®éng D©y dÉn mỊm Lò xo ép tiếp điểm Cam Con lăn o2 tâm quay Cấu tạo: Trên trục cam ngời ta gắn cam (7), tì lên biên dạng cam lăn( 8) gắn tiếp điểm động (2) Tuỳ theo vị trí biên dạng cam (7) ta quay trục cam mà tiếp điểm trạng thái đóng hay mở Các tiếp điểm đợc đóng lò xo, tách cam nên trờng hợp bị hàn dính, tiếp điểm tách đợc Phòng kĩ thuật Cơ Điện Biên soạn: Lê Ngọc cờng Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá Ưu điểm: Khi đóng ngắt, tiếp điểm động trợt bề mặt tiếp điểm tĩnh, điểm làm việc cách xa điểm cháy hồ quang nên bề mặt làm việc đợc bảo vệ, tiếp điểm bị mòn, số lần thao tác tăng lên, hồ quang bị dập tắt dễ dàng Nhợc điểm: Nếu có nhiều tiếp điểm, lò xo gây mô men cản lớn trục Vì cần tiêu hao nhiều lợng để thực hiên chuyển mạch Công tắc tơ I Khái niệm chung 1.1 Khái niệm Công tắc tơ khí cụ điện dùng để đóng cắt chuyển đổi mạch điện thờng xuyên chế độ làm việc định mức, đợc điều khiển điện từ xa, tay hay tự động 1.2 Phân loại Theo nguyên lý truyền động, ta có: + Công tắc tơ kiểu điện từ (truyền điện lực hút điện từ) + Công tắc tơ kiểu khí nén + Công tắc tơ kiểu ép thuỷ lực Theo dạng dòng điện, ta có: + Công tắc tơ điện chiều + Công tắc tơ điện xoay chiều Theo kết cấu, ta có: + Công tắc tơ dùng nơi hạn chế chiều cao + Công tắc tơ dùng nơi hạn chế chiều rộng 1.3 Các tham số Phòng kĩ thuật Cơ Điện Biên soạn: Lê Ngọc cờng Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá Điện áp định mức Uđm: điện áp mạch điện tơng ứng mà tiếp điểm phải đóng cắt Có cấp ®iƯn ¸p 110 V, 220 V, 440 V mét chiỊu vµ 127 V, 220 V, 380 V, 500 V xoay chiều Dòng điện định mức Iđm: Dòng định mức qua tiếp điểm chế độ làm việc gián đoạn - lâu dài Trong chế độ này, thời gian tiếp điểm công tắc tơ trạng thái đóng không lâu Công tắc tơ hạ áp có cấp dòng điện 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300, 600, 800 A Điện áp định mức cuộn dây nam châm (đối với công tắc tơ điện từ) Ucd đm: điện áp định mức đặt vào cuộn dây đảm bảo U 85% Ucd ®m ph¶i ®đ søc hót, U 110% Ucd đm cuộn dây không nóng trị số cho phép Số cực: số cặp tiếp điểm Số cặp tiếp điểm phụ thờng đóng thờng mở Khả đóng, khả cắt giá trị dòng điện qua tiếp điểm đóng Idg cắt Ic Idg = (4 7) I®m , Ic = 10 I®m Tần số đóng cắt fđc : số lần đóng cắt cho phép đơn vị thời gian Tần số đóng cắt có cấp 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1200, 1500 lần/h Tuổi thọ công tắc tơ: Gồm tuổi thọ khí tuổi thọ điện + Tuổi thọ khí số lần đóng cắt không tải công tắc tơ hỏng, khoảng 2.107 lần + Tuổi thọ điện số lần đóng cắt tiếp điểm có tải định mức, khoảng 2.106 lần Ngoài có tham số ổn định điện động ổn định nhiệt 1.4 Cấu tạo Phòng kĩ thuật Cơ Điện Biên soạn: Lê Ngọc cờng Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá Hệ thống tiếp điểm gồm: tiếp điểm tiếp điểm phụ Các tiếp điểm dùng để đóng cắt cho mạch động lực, mạch tải Các tiếp điểm phụ dùng để đóng cắt cho mạch điều khiĨn HƯ thèng dËp hå quang: thêng sư dơng kiĨu m¹ng dËp, hép dËp hå quang cã khe hë hĐp, Với công tắc tơ dòng điện lớn thờng kết hợp thêm biện pháp thổi từ nhờ cuộn dây đấu nèi tiÕp víi tiÕp ®iĨm HƯ thèng trun ®éng cđa tiếp điểm dùng nam châm điện, khí nén thuỷ lực (phổ biến loại dùng nam châm điện) II Công tắc tơ điện chiều 2.1 Hệ thống tiếp điểm Tiếp điểm : Thờng dạng ngón, có đến cực Hình Tiếp Tiếp điểm phụ : thờng có đến cặp gồm 5.6: thờng kín thđiểm dạng ngón ờng mở 2.2 Hệ thống dập hồ quang Sử dụng mạng buồng dập kết hợp thêm cuộn dây thổi từ 2.3 Hệ thống nam châm điện Là nam châm điện chiều Phòng kĩ thuật Cơ Điện 10 Biên soạn: Lê Ngọc cờng ... Công tắc tơ kiểu điện từ (truyền điện lực hút điện từ) + Công tắc tơ kiểu khí nén + Công tắc tơ kiểu ép thuỷ lực Theo dạng dòng điện, ta có: + Công tắc tơ điện chiều + Công tắc tơ điện xoay chiều... Phòng kĩ thuật Cơ Điện Biên soạn: Lê Ngọc cờng Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá Điện áp định mức Uđm: điện áp mạch điện tơng ứng mà tiếp điểm phải đóng cắt Có cấp điện áp 110 V,... nam châm điện Là nam châm điện chiều Phòng kĩ thuật Cơ Điện 10 Biên soạn: Lê Ngọc cờng Giáo trình thiết bị Điện - Nhà máy Cán thép Lu Xá Vì lực điện từ tỷ lệ nghịch với khe hở không khí , giảm