Ch4 e TRANG BỊ ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP

KHÍ CỤ ĐIỆN Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) Khí cụ điện  Là thiết bị điện dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh bảo vệ lưới điện, mạch điện, máy điện, …   Ngồi ra, cịn dùng để kiểm tra điều chỉnh q trình khơng điện khác Phân loại:  Theo cơng dụng Đóng ngắt mạch điện lưới điện  Mở máy, điều chỉnh tốc độ/điện áp/dòng điện  Bảo vệ lưới điện, máy điện  Duy trì tham số điện giá trị không đổi  Đo lường hiển thị  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) Khí cụ điện  Theo điện áp Cao thế: Uđm ≥ 1000 V  Trung thế: 600 V ≤ Uđm < 1000 V  Hạ thế: Uđm < 600 V   Theo dòng điện Một chiều  Xoay chiều   Theo điều kiện làm việc dạng bảo vệ Vùng  Vùng  Vùng  Vùng  nhiệt đới có nhiều rung động mỏ có khí nổ có chất ăn mịn hóa học Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) Khí cụ điện  Theo nguyên lý làm việc Nguyên  Nguyên  Nguyên  Nguyên  Nguyên   lý lý lý lý lý điện từ từ điện cảm ứng điện động điện nhiệt Theo tiếp điểm Có tiếp điểm  Không tiếp điểm  Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 4.1 Khí cụ điều khiển tay Gồm: Công tắc, Cầu dao, Bộ chuyển đổi, Nút nhấn,  Cơng tắc: loại khí cụ điện sử dụng để đóng cắt đổi nối sơ đồ kết dây mạch điện công suất nhỏ thao tác trực tiếp tay   Ký hiệu sơ đồ điện:  Cơng tắc đóng cắt:  Công tắc chuyển mạch:  Công tắc đảo chiều dòng điện: Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 4.1 Khí cụ điều khiển tay   Phân loại theo phương pháp tác động  Dạng nút nhấn:  Dạng cần gạt: Thông số chính: Dịng điện định mức  Điện áp định mức  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 4.1 Khí cụ điều khiển tay  Cầu dao: loại khí cụ điện hạ áp sử dụng để đóng cắt đổi nối sơ đồ kết dây mạch điện thao tác trực tiếp tay  Ký hiệu sơ đồ điện Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 4.1 Khí cụ điều khiển tay  Hình dạng thực tế thường gặp  Phân loại: Cầu  Cầu  Cầu  Cầu  dao dao dao dao pha, cầu dao ba pha chiều, cầu dao hai chiều có cầu chì, cầu dao khơng có cầu chì có lưỡi dao phụ cầu dao khơng có lưỡi dao phụ Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 4.1 Khí cụ điều khiển tay  Cấu tạo cầu dao gồm: Tiếp xúc động tiếp xúc tĩnh Tiếp xúc động thường lưỡi dao  Cốt bắt dây từ nguồn vào cầu dao từ cầu dao tải  Tay đóng cắt vật liệu cách điện gỗ, sứ, nhựa để đảm bảo an toàn cho người thao tác  Cầu dao bao bọc vỏ nhựa cách điện  Cầu dao sử dụng mạch điện hạ áp thường lắp kèm theo cầu chì để bảo vệ tải ngắn mạch  Ưu điểm cầu dao:  đơn giản  dễ lắp đặt  dễ thao tác  dễ kiểm tra sữa chữa  giá thành rẻ  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 4.1 Khí cụ điều khiển tay  Nút nhấn: khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch lưới điện hạ áp  Nút nhấn thường dùng để điều khiển rờ le, công tắc tơ, chuyển đổi mạch tín hiệu Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 10 4.1 Khí cụ điều khiển tay  Nút nhấn có loại hở loại kín để chống bụi, nước, phịng nổ, có loại có đèn báo để hiển thị trạng thái 11 Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 4.1 Khí cụ điều khiển tay  Phân loại: Thường đóng Thường hở Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) Kết hợp 12 4.1 Khí cụ điều khiển tay  Bộ chuyển đổi: thiết bị chuyển mạch dùng để lựa chọn chuyển mạch đến kênh khác  Phân loại:  Dạng nút gạt  Dạng trượt 13 Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Rơle (RL)    Rơle khí cụ đóng cắt mạch điện cơng suất nhỏ tự động Ngun lý đóng cắt dựa vào nguyên nhân vật lý khác Rơle điện thường lắp đặt mạch điện nhị thứ, dùng để điều khiển đóng cắt báo tín hiệu, bảo vệ an tồn q trình vận hành thiết bị điện mạch thứ RL nhiệt RL mức chất lỏng RL áp suất Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) RL lưu lượng 14 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Các phận RL: a Cơ cấu tiếp nhận tín hiệu: tiếp nhận tín hiệu làm việc khơng bình thường cố hệ thống biến đổi thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu cho khối trung gian  b Cơ cấu trung gian: tiếp nhận tín hiệu đến từ khối tiếp nhận tín hiệu, biến đổi thành đại lượng cần thiết cho RL tác động  c Cơ cấu chấp hành: làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 15 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Phân loại theo nguyên lý làm việc: RL điện (RL điện từ, RL cảm ứng, RL từ điện, RL phân cực )  RL từ  RL nhiệt  RL điện tử, bán dẫn, vi mạch  RL số  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 16 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Phân loại theo mục đích sử dụng: RL bảo vệ (RL nhiệt, RL điện áp, RL dòng điện, RL áp suất …): dùng để bảo vệ mạch điện khỏi bị ảnh hưởng tác động khơng bình thường tải, sụt áp …  RL điều khiển   Phân loại theo nguyên tắc tác động: RL có tiếp điểm : đóng ngắt mạch tiếp điểm  RL khơng có tiếp điểm (RL tĩnh) tác động đóng cắt mạch cách thay đổi tham số điện trở, điện cảm điện dung   Phân loại theo vị trí lắp đặt: RL thứ lắp đặt trực tiếp mạch động lực  RL nhị thứ lắp đặt mạch nhị thứ thông qua BU, BI, cảm biến  Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 17 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Phân loại theo tín hiệu đầu vào: RL  RL  RL  RL   dòng điện điện áp công suất tổng trở Phân loại theo trị số chiều tín hiệu đầu vào: RL cực đại  RL cực tiểu  RL cực đại, cực tiểu  RL so lệch  RL định hướng chiều tiếp nhận tín hiệu đầu vào  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 18 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Các thơng số kỹ thuật bản:  Hệ số điều khiển Pđk cơng suất điều khiển định mức RL(chính công suất tiếp điểm RL) Ptđ công suất tác động (cơng suất khối tiếp nhận tín hiệu vào)  Thời gian tác động: Là thời gian kể từ khối tiếp nhận có tín hiệu đến khối chấp hành làm việc, ví dụ loại RL điện từ quãng thời gian từ cuộn dây RL có điện đến tiếp điểm đóng mở hồn tồn Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 19 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Hệ số trở về: Ktv = I/Itv Itv trị số dòng điện trở xác định cách sau tiếp điểm thường mở RL đóng hịan tồn, thí nghiệm giảm từ từ dịng điện khởi động đến tiếp điểm RL mở ra, thời điểm đo Itv Ktv gần RL xác  Độ nhạy: Kn=IR/Ikd IR dòng điện chạy qua RL ngắn mạch cuối vùng bảo vệ Yêu cầu kỹ thuật sơ đồ bảo vệ Kn ≥ 1,5 sơ đồ bảo vệ dự trữ (dự phòng) Kn ≥ 1,2 Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 20 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  RL điện từ:  Đặc điểm:      Công suất điều khiển Pđk từ vài (W) đến vài nghìn (W) Cơng suất tác động Ptđ từ vài (W) đến vài nghìn (W) Hệ số điều khiển Kđk = (5 - 20) Thời gian tác động Ttđ = (2 - 20)ms Nhược điểm:    Công suất tác động Ptđ tương đối lớn Độ nhạy thấp Kđk nhỏ, loại tăng Kđk Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 21 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  RL thời gian (Timer)  RL thời gian thiết kế để trì hỗn thời gian đóng/mở tiếp điểm kích hoạt Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 22 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Công tắc tơ   Công tắc tơ loại khí cụ điện hạ áp sử dụng để điều khiển đóng cắt mạch từ xa tự động nút ấn mạch điện lực thiết bị điện chiều/xoay chiều có điện áp tới 500V, dịng điện đến 600A Cơng tắc tơ có hai vị trí đóng-cắt Tần số đến 1500 lần/giờ Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 23 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Phân loại theo nguyên lý truyền động: Công tắc tơ điện từ  Công tắc tơ kiểu ép  Công tắc tơ kiểu thuỷ lực   Phân loại theo dạng dịng điện: Loại cơng tắc tơ điều khiển điện áp chiều  Loại công tắc tơ điều khiển điện áp xoay chiều   Phân loại theo kiểu kết cấu: Công tắc tơ hạn chế chiều cao  Công tắc tơ hạn chế chiều rộng  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 24 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Cấu tạo Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 25 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Nguyên lý làm việc: Muốn đóng điện cho tải đóng khố K mạch điều khiển, cuộn dây công tắc tơ sinh lực điện từ hút chập hai nửa mạch từ lại với nhau, Ftđ > Flò xo nên lò xo bị nén lại đồng thời truyền động kéo tiếp xúc động đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh, tiếp điểm thường đóng mở ra, cịn tiếp điểm thường mở đóng lại, mạch điện nối liền  Muốn cắt điện khỏi tải, ngắt khoá K cuộn dây điện áp điện, lực điện từ bị triệt tiêu, lò xo đẩy nửa mạch từ xa để tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh, mạch điện cắt  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 26 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Các tham số chủ yếu công tắc tơ: Điện áp định mức: điện áp mạch điện tương ứng mà tiếp điểm phải đóng cắt, có cấp: 110V–220V–440V (DC), 127V–220V–380V–500V (AC) Cuộn hút làm việc bình thường điện áp giới hạn từ 85% tới 105%  Dòng điện định mức: dòng điện qua tiếp điểm chế độ làm việc gián đoạn lâu dài (thời gian đóng khơng q giờ) Cơng tắc tơ hạ áp có cấp –dịng thơng dụng: 10, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300, 600A Nếu đặt công tắc tơ tủ điện dịng điện định mức phải lấy thấp 10% làm mát Khi làm việc dài hạn chọn dịng điện định mức nhỏ  Khả đóng cắt: dịng điện cho phép qua tiếp điểm cắt đóng mạch Ví dụ cơng tắc tơ dùng để điều khiển động khơng đồng ba pha lồng sóc cần có khả đóng yêu cầu (3 đến 7) Iđm  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 27 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động Tuổi thọ cơng tắc tơ: Tính số lần đóng cắt, sau số lần đóng cắt ấy, cơng tắc tơ khơng dùng tiếp tục Hư hỏng độ bền học bền điện  Tần số thao tác: số lần đóng cắt thời gian giờ, bị hạn chế phát nóng tiếp điểm hồ quang Có cấp : 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1200, 1500 lần giờ, tuỳ chế độ công tác máy sản xuất mà chọn cơng tắc tơ có tần số thao tác khác   Ưu nhược điểm Kích thước nhỏ gọn, tận dụng khoảng khơng gian hẹp để lắp đặt thao tác mà cầu dao khơng thực  Điều khiển đóng cắt từ xa, có vỏ ngăn hồ quang phóng bên ngồi nên an toàn tuyệt đối cho người thao tác  Thời gian đóng cắt nhanh  Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 28 4.2 Khí cụ đóng cắt tự động  Khởi động từ      Khởi động từ loại thiết bị điện thường kết hợp công tắc tơ rờ le nhiệt dùng để điều khiển từ xa việc đóng cắt, đảo chiều bảo vệ tải (nếu có rơle nhiệt) cho động Khởi động từ có cơng tắc tơ gọi khởi động từ đơn, thường dùng để đóng cắt động điện Khởi động từ có hai cơng tắc tơ gọi khởi động từ kép, thường dùng khởi động điều khiển đảo chiều động điện Muốn khởi động từ bảo vệ ngắn mạch phải mắc thêm cầu chì Khởi động từ ưu điểm cầu dao chỗ: điều khiển đóng cắt từ xa nên an tồn cho người thao tác  đóng cắt nhanh  khoảng không gian lắp đặt thao tác gọn  bảo vệ tải cho động  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 29 4.3 Khí cụ bảo vệ  Cầu chì: loại khí cụ điện sử dụng để bảo vệ tải ngắn mạch cho thiết bị lưới điện Thành phần dây kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp  Ký hiệu sơ đồ mạch điện Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 30 4.3 Khí cụ bảo vệ  Cấu tạo: Thân cầu chì chế tạo từ gốm sứ nhựa tổng hợp có nắp khơng có nắp  Ốc, đinh vít bắt dây chảy đợc gọi cốt bắt dây chế tạo từ kim loại dẫn điện đồng, bạc, nhôm  Dây chảy cầu chì chế tạo từ hợp kim chì đồng kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp cịn chia dây chảy nhanh, dây chảy chậm   Nguyên tắc tác động cắt mạch: Cầu chì tác động theo nguyên tắc dựa vào hiệu ứng nhiệt dòng điện Khi thiết bị điện mạng điện phía sau cầu chì bị ngắn mạch tải lớn, dòng điện chạy qua dây chảy cầu chì lớn dịng điện định mức làm cho dây chảy bị đốt nóng chảy, dây chảy bị đứt, phần lưới điện bị ngắn mạch tách khỏi hệ thống Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 31 4.3 Khí cụ bảo vệ  Các loại cầu chì:  Cầu chì hộp  Cầu chì cá Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 32 4.3 Khí cụ bảo vệ  Cầu chì kiểu nắp vặn  Cầu chì kiểu ống sứ  Cầu chì kính Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 33 4.3 Khí cụ bảo vệ  Đặc tính bảo vệ & yêu cầu kỹ thuật cầu chì:    Đường đặc tính A-s dây chảy cầu chì Đường đặc tính A-s đối tượng đặt cầu chì bảo vệ Yêu cầu kỹ thuật lắp đặt cầu chì:      Cầu chì phải lắp đặt nối tiếp dây pha, không lắp đặt dây trung tính Đặc tính A-s dây chảy cầu chì phải thấp đặc tính A-s đối tượng lắp đặt cầu chì bảo vệ phải ổn định Khi lắp đặt cầu chì bảo vệ phải bảo đảm tính chọn lọc theo thứ tự từ tải nguồn tức phần tử bị cố ngắn mạch/quá tải lớn cầu chì bảo vệ phải tác động Cầu chì làm việc bảo đảm tin cậy tức phần tử cầu chì bảo vệ bị tải lớn ngắn mạch, cầu chì phải tác động cắt phần tử bị tải ngắn mạch khỏi hệ thống điện Không từ chối tác động Khi cần thay sữa chữa cầu chì phải đảm bảo an toàn, tiện lợi Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 34 4.3 Khí cụ bảo vệ  Rơle nhiệt  Rơle nhiệt loại thiết bị điện dùng để bảo vệ động mạch điện khỏi bị tải  Thường dùng kèm với khởi động từ, công tắc tơ  Dùng điện áp xoay chiều đến 500V, tần số 50 Hz  Loại Iđm đến 150A, điện áp chiều tới 400V  Rơle không tác động tức thời theo trị dịng điện có qn tính nhiệt lớn phải có thời gian để phát nóng Thời gian làm việc khoảng vài giây đến vài phút, nên không dùng để bảo vệ ngắn mạch Muốn bảo vệ ngắn mạch thường dùng kèm cầu chì Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 4.3 Khí cụ bảo vệ Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 4.3 Khí cụ bảo vệ  Nguyên lý làm việc: Dựa tác dụng nhiệt dòng điện, ngày sử dụng phổ biến rơle nhiệt có phiến kim loại kép Nguyên lý làm việc dựa giãn nở dài hai kim loại bị đốt nóng  Phần tử rơle nhiệt phiến kim loại kép cấu tạo từ hai kim loại, có hệ số giãn nở bé, có hệ số giãn nở lớn Hai kim loại ghép lại với thành phương pháp cán nóng hàn  Khi đốt nóng dịng điện, phiến kim loại cong phía kim loại có hệ số giãn nở nhỏ  Có thể dùng trực tiếp cho dịng điện qua hay dây điện trở bao quanh  Để độ uốn cong lớn yêu cầu phiến kim loại phải có chiều dài lớn mỏng Nếu cần lực đẩy mạnh chế tạo phiến rộng, dày ngắn  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 4.3 Khí cụ bảo vệ  Circuit Breaker  Là thiết bị đóng cắt mạch điện hoạt động tự động để bảo vệ mạch điện khỏi cố tải hay ngắn mạch Chức phát điều kiện bất thường ngắt mạch để bảo vệ mạch điện Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 4.3 Khí cụ bảo vệ  Cấu tạo nguyên lý hoạt động Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 4.3 Khí cụ bảo vệ  Áptơmát  Khi áptơmát vị trí đóng, tiếp xúc động đóng chặt lên tiếp xúc tĩnh 1, dịng điện từ nguồn chạy qua tiếp xúc tĩnh, qua tiếp xúc động, qua Rơle dòng điện 10, qua Rơle nhiệt 7, tải Ở chế độ làm việc bình thường lực điện từ Rơle dòng điện sinh nhỏ lực căng lị xo nên áptơmát ln giữ trạng thái đóng Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) Tiếp xúc tónh Tiếp xúc động Gối hướng dẫn 4, Thanh truyền động Móc hãm Rờ le nhiệt 8, 13 Lò xo kéo Gối đỡ 10 Rờ le dòng điện 11 Chốt quay 12 Tay thao tác đóng cắt 14 Cách tử dập hồ quang 4.3 Khí cụ bảo vệ    Nếu đường dây hay thiết bị điện sau áptơmát bị ngắn mạch dịng điện chạy qua áptơmát lớn nhiều so với dịng điện định mức → dòng điện rơle 10 sinh lực lớn lực căng lò xo → truyền động bị lực điện từ kéo tụt xuống làm cho móc hãm mở → lị xo 13 kéo truyền động sang trái để tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh → mạch điện cắt, hồ quang điện phát sinh hai đầu tiếp xúc động tĩnh cách tử 14 dập tắt Sau kiểm tra khắc phục xong cố ngắn mạch ta đóng lại áptơmát qua tay thao tác đóng cắt 12 Trường hợp đường dây hay thiết bị điện sau áptômát bị tải sau thời gian t (khoảng 1-2 phút) → rơle nhiệt tác động lên truyền làm cho móc hãm mở → lò xo 13 kéo truyền động sang trái đưa tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh → mạch điện cắt Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005) 4.3 Khí cụ bảo vệ  Áptơmát bảo vệ áp điện  Đóng, cắt tự động bảo vệ áp cho mạch điện hạ áp Lò xo kéo Lõi thép non Tiếp xúc động Gối đỡ trượt Rơle điện áp Thanh truyền động Cách tử dập hồ quang Tiếp xúc tĩnh Chốt quay Trang bị điện & điện tử máy cơng nghiệp (ME2005) 4.3 Khí cụ bảo vệ Khi đóng mạch tay thao tác đóng cắt dịng điện cấp từ nguồn sang tải qua tiếp điểm tiếp xúc động đồng thời dòng điện qua cuộn dây tạo lực điện từ kéo giữ tiếp điểm tiếp xúc với Lực Fđt lớn lực kéo lị xo  Khi có giảm áp điện, dòng điện qua cuộn dây giảm làm giảm lực điện từ Fđt nhỏ so với lực kéo lị xo 1, tiếp điểm động bị kéo phía lị xo làm hở mạch  Nếu muốn đóng mạch lại phải đóng tay thao tác đóng cắt 10  Trang bị điện & điện tử máy công nghiệp (ME2005)