GIÁO TRÌNH MÔN KHÍ CỤ ĐIỆN

Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử LỜI NÓI ĐẦU Đất nước Việt Nam công công nghiệp hóa - đại hóa, kinh tế đà phát triển, việc sử dụng thiết bị điện, khí cụ điện vào xây lắp khu công nghiệp, khu chế xuất - liên doanh, khu nhà cao tầng ngày nhiều Vì việc tìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính toán lựa chọn sử dụng cần thiết cho sinh viên - học sinh ngành Điện Ngoài cần phải cập nhật thêm công nghệ không ngừng cải tiến nâng cao thiết bị điện, khí cụ điện hãng sản xuất lớn như: Merlin Gerin, Télémécanique, General Electric, Siemens… Quyển giáo trình biên soạn gồm bốn phần: Chương : Khái niệm khí cụ điện Chương : Khí cụ điện đóng cắt Chương : Khí cụ điện bảo vệ Chương :Khí cụ điện điều khiển Trong phần trình bày cụ thể hình dạng thực tế ví dụ tính toán chọn lựa cụ thể cho khí cụ điện nhằm giúp cho sinh viên - học sinh ứng dụng vào thực tế Trong trình biên soạn chắn có sai sót, kính mong ủng hộ góp ý chân thành từ quý độc giả TRƯỜNG CAO ĐẲNG Biên Soạn : HÀNG KHẮC PHỤC Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử GIÀO TRÌNH Dùng cho lớp cao đẳng nghề điện Tài liệu THAM KHẢO Bình Dương năm 2015 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN 1.1 KHÁI NIỆM VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN Khí cụ điện thiết bị dùng để: đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh bảo vệ hệ thống điện Ngoài khí cụ điện gián tiếp để điều khiển trình không điện khác 1.2 SỰ PHÁT NÓNG 1.2.1.Khái niệm Khi khí cụ điện làm việc lâu dài mạch dẫn điện, nhiệt độ khí cụ điện tăng lên gây tổn thất điện dạng nhiệt đốt nóng phận dẫn điện cách điện khí cụ Vì vậy, khí cụ điện làm việc chế độ nhiệt độ phận phải không giá trị cho phép làm việc an toàn lâu dài 1.2.2 Tính toán tổn thất điện khí cụ điện Tổn thất điện khí cụ điện tính theo: t Q = ∫ i R.t Q : điện tổn thất i : dòng điện mạch R : điện trở khí cụ t : thời gian có dòng điện chạy qua Đối với dây dẫn đồng chất: ρ (1 + α θ ñm ).l R= o s ρo : điện trở suất vật liệu 0PPoPPC l : chiều dài dây dẫn α : hệ số nhiệt độ điện trở θđm : nhiệt độ cho phép chế độ định mức s : tiết diện có dòng điện chạy qua Tùy theo khí cụ điện tạo nên từ vật liệu khác nhau, kích thước khác nhau, hình dạng khác phát sinh tổn thất khác Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử 1.2.3 Các chế độ phát nóng khí cụ điện BẢNG NHIỆT ĐỘ CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU: Vật liệu làm khí cụ điện - - Nhiệt độ cho phép (PPoPPC) Vật liệu không bọc cách điện để xa chất 110 cách điện Dây nối dạng tiếp xúc cố định 75 Vật liệu có tiếp xúc dạng hình ngón 75 Tiếp xúc trượt Cu hợp kim Cu 110 Tiếp xúc má bạc 120 Vật không dẫn điện không bọc cách điện 110 Nhiệt độ cho phép (PPoPPC) Vải sợi, giấy không tẩm cách điện Y 90 Vải sợi, giấy có tẩm cách điện A 105 Hợp chất tổng hợp E 120 Mica, sợi thủy tinh B 130 Mica, sợi thủy tinh có tẩm cách điện F 155 Chất tổng hợp Silic H 180 Sứ cách điện C > 180 Tùy theo chế độ làm việc khác nhau, khí cụ điện có phát nóng khác 1.2.3.1 Chế độ làm việc lâu dài khí cụ điện: Khi khí cụ điện làm việc lâu dài, nhiệt độ khí cụ cụ bắt đầu tăng đến nhiệt độ ổn định không tăng nữa, lúc tỏa nhiệt môi trường xung quanh Vật liệu cách điện θ ổn định BB BB θ ban đầu BB Cấp cách nhiệt t(s) BB BB Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử 1.2.3.2 Chế độ làm việc ngắn hạn khí cụ điện: Chế độ làm việc ngắn hạn khí cụ chế độ đóng điện nhiệt độ không đạt tới nhiệt độ ổn định, sau phát nóng ngắn hạn, khí cụ ngắt, nhiệt độ sụt xuống tới mức không so sánh với môi trường xung quanh θ ổn định BB BB θ phát nóng BB BB θ ban đầu BB t(s) BB BB 1.2.3.3.Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại khí cụ điện: Nhiệt độ khí cụ điện tăng lên khoảng thời gian khí cụ làm việc, nhiệt độ giảm xuống khoảng thời gian khí cụ nghỉ, nhiệt độ giảm chưa đạt đến giá trị ban đầu khí cụ điện làm việc lặp lại Sau khoảng thời gian, nhiệt độ tăng lên lớn gần nhiệt độ giảm nhỏ khí cụ điện đạt chế độ dừng θ ổn định BB θ θ minmax BB BB BB θ phát nóng BB BB t(s) θ ban đầu BB BB BB BB BB t làm việc BB BB t nghỉ BB BB 1.3.TIẾP XÚC ĐIỆN 1.3.1 Khái niệm: Tiếp xúc điện nơi mà dòng điện từ vật dẫn sang vật dẫn khác Bề mặt tiếp xúc hai vật dẫn gọi tiếp xúc điện Các yêu cầu tiếp xúc điện: Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử + Nơi tiếp xúc điện phải chắn, đảm bảo + Mối nối tiếp xúc phải có độ bền khí cao + Mối nối không phát nóng giá trị cho phép + On định nhiệt ổn định động có dòng điện cực đại qua + Chịu tác động mội trường (nhiệt độ, chất hóa học….) Để đảm bảo yêu cầu trên, vật liệu dùng làm tiếp điểm có yêu cầu: + Điện dẫn nhiệt dẫn cao + Độ bền chống rỉ không khí khí khác + Độ bền chống tạo lớp màng có điện trở suất cao + Độ cứng bé để giảm lực nén + Độ cứng cao để giảm hao mòn phận đóng ngắt + Độ bền chịu hồ quang cao ( nhiệt độ nóng chảy) + Đơn giản gia công, giá thành hạ Một số vật liệu dùng làm tiếp điểm: đồng, bạc, nhôm, Von-fram… 1.3.2 Phân loại tiếp xúc điện: Dựa vào kết cấu tiếp điểm, có loại tiếp xúc điện sau: 1.3.2.1 Tiếp xúc cố định: Các tiếp điểm nối cố định với chi tiết dẫn dòng điện là: cái, cáp điện, chỗ nối khí cụ vào mạch Trong trình sử dụng, hai tiếp điểm gắn chặt vào nhờ bu-lông, hàn nóng hay hàn nguội 1.3.2.2 Tiếp xúc đóng mở : Là tiếp xúc để đóng ngắt mạch điện Trong trường hợp phát sinh hồ quang điện, cần xác định khoảng cách tiếp điểm tĩnh động dựa vào dòng điện định mức, điện áp định mức chế độ làm việc khí cụ điện 1.3.2.3 Tiếp xúc trượt : Là tiếp xúc cổ góp vành trượt, tiếp xúc dễ sinh hồ quang điện 1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc: - Vật liệu làm tiếp điểm: vật liệu mềm tiếp xúc tốt Kim loại làm tiếp điểm không bị ôxy hóa Lực ép tiếp điểm lớn tạo nên nhiều tiếp điểm tiếp xúc Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử - Nhiệt độ tiếp điểm cao điện trở tiếp xúc lớn Diện tích tiếp xúc Thông thường dùng hợp kim để làm tiếp điểm 1.4 HỒ QUANG ĐIỆN 1.4.1 Khái niệm: Trong khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện( cầu dao, contactor, rơle…) chuyển mạch phát sinh tượng phóng điện Nếu dòng điện ngắt 0,1A điện áp tiếp điểm khoảng 250V-300V tiếp điểm phóng điện âm ỉ Trường hợp dòng điện điện áp cao trị số bảng sau sinh hồ quang điện Vật liệu làm tiếp điểm Platin Vàng Bạc Von-fram Đồng Than U (V) 17 15 12 17 12,3 18-22 Z U I(A) 0,9 0,38 0,4 0,9 0,43 0,03 I hq BB BB Uh BB q BB Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử 1.4.2 Tính chất phóng điện hồ quang: - - Phóng điện hồ quang xảy dòng điện có trị số lớn Nhiệt độ trung tâm hồ quang lớn khí cụ đến 600018000oK Mật độ dòng điện catốt lớn (104 – 105)A/cm2 Sụt áp catôt 10-20V thực tế không phụ thuộc vào dòng điện 1.4.3 Quá trình phát sinh dập tắt hồ quang: 1.4.3.1 Quá trình phát sinh hồ quang điện: Đối với tiếp điểm có dòng điện bé, ban đầu khoảng cách chúng nhỏ điện áp đặt có trị số định, khoảng không gian sinh điện trường có cường độ lớn (3.107V/cm) làm bật điện tử từ catốt gọi phát xạ tự động điện tử (gọi phát xạ nguội điện tử) Số điện tử nhiều, chuyển động tác dụng điện trường làm ion hóa không khí gây hồ quang điện Đối với tiếp điểm có dòng điện lớn, trình phát sinh hồ quang phức tạp Lúc đầu mở tiếp điểm, lực ép chúng có trị sô nhỏ nên số tiếp điểm tiếp xúc để dòng điện qua Mật độ dòng điện tăng đáng kể đến hàng chục nghìn A/cm2, tiếp điểm phát nóng tăng đến mức làm cho nhau, giọt kim loại kéo căng trở thành cầu chất lỏng nối liền hai tiếp điểm này, nhiệt độ cầu chất lỏng tiếp tục tăng, lúc cầu chất lỏng bốc không gian hai tiếp điểm xuất hồ quang điện Vì trình phát nóng cầu thực nhanh nên bốc mang tính chất nổ Khi cầu chất lỏng cắt kéo theo mài mòn tiếp điểm, điều quan trọng ngắt dòng điện lớn hay trình đóng mở xảy thường xuyên 1.4.3.2 Quá trình dập tắt hồ quang điện: Điều kiện dập tắt hồ quang trình ngược lại với trình phát sinh hồ quang - Hạ nhiệt độ hồ quang - Kéo dài hồ quang - Chia hồ quang thành nhiều đoạn nhỏ - Dùng lượng bên ngòai để thổi tắt hồ quang - Mắc điện trở Shunt để tiêu thụ lượng hồ quang Thiết bị để dập tắt hồ quang - Hạ nhiệt độ hồ quang cách dùng khí dầu làm nguội, dùng vách ngăn để hồ quang cọ xát Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử - Chia hồ quang thành nhiều cột nhỏ kéo dài hồ quang cách dùng vách ngăn chia thành nhiều phần nhỏ thổi khí dập tắt - Dùng lượng bên để thổi tắt hồ quang, lượng tạo áp suất để thổi tắt hồ quang 1.5 LỰC ĐIỆN ĐỘNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN Khi lưới điện xảy cố ngắn mạch, dòng điện cố gấp chục lần dòng điện định mức Dưới tác dụng từ trường, dòng điện gây lực điện động làm biến dạng dây dẫn cách điện nâng đỡ chúng Như khí cụ điện có khả chịu lực tác động phát sinh có dòng điện ngắn mạch chạy qua tiêu chuẩn thiếu khí cụ điện gọi tính ổn định điện động 1.5.1 Phương pháp tính toán lực điện động Có thể sử dụng hai phương pháp sau để tính lực điện động: 1.5.1.1 Phương pháp dựa tác dụng dòng điện đặt từ trường cảm ứng từ từ trường Gọi : i dòng điện chạy qua dây dẫn (A) l chiều dài dây dẫn điện Dl nguyên tố chiều dài dây dẫn điện B cảm ứng từ (do dòng điện khác tạo ra) β góc dây dẫn cảm ứng từ B F lực điện động Khi có dòng điện i chạy qua nguyên tố dây dẫn dl đặt từ trường có cảm ứng từ B sinh lực điện động tác dụng lên nguyên tố này: dF = i.B.dl.sinβ Khi xét lực đoạn dây l: l l 0 F = ∫ dF = ∫ i.B sin β dl = i.B.l.sin β Khi dây dẫn đặt vuông góc với cảm ứng từ β = 90o : F = i.B.l 1.5.1.2 Phương pháp dựa cân lượng hệ thống dây dẫn Gọi : W lượng điện từ X đoạn đường dịch chuyển theo hướng tác dụng lực F lực điện động cần tính Như lực điện động tính qua lượng điện từ: Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử F= W x Hệ thống gồm hai mạch vòng: Năng lượng điện từ hệ thống là: W = 1 L1.i12 + L2 i22 + M i1.i2 2 Trong đó: L1, L2 điện cảm mạch vòng i1, i2 dòng điện chạy mạch vòng M điện cảm tương hỗ Hệ thống mạch vòng độc lập: 1 ψ 1 W = A = L.i = i = ψ i = n.φ.i 2 i 2 Trong đó: L điện cảm mạch vòng độc lập I dòng điện chạy mạch vòng Ψ từ thông móc vòng φ từ thông n số vòng dây mạch vòng Lực tác dụng mạch vòng hướng theo chiều cho điện cảm, từ thông móc vòng từ thông biến dạng mạch vòng tác dụng lực tăng lên 1.5.2 Tính toán lực điện động dây dẫn song song Khi hai dây dẫn đặt song song, lực điện từ sinh tính theo công thức: l2   µo l1 − x x dx F = i1 i2 ∫  + 2 2 4πa x + a    (1 − x) + a Trong đó: l1, l2 chiều dài hai dây dẫn song song i1, i2 dòng điện qua hai dây dẫn song song µo độ dẫn từ không khí, µo=4.10-7H/m a khoảng cách hai dây dẫn x đoạn đường dịch chuyển theo hướng tác dụng lực 10 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử Ta có giản đồ thời gian mô tả chế độ họat động AC1, AC2, AC3 AC4 contactor hình vẽ 5.3 I I Ikđ Thời điểm ngắt mạch Iđm Ikđ Thời điểm ngắt mạch Iđm t Chế độ AC1 I Thời điểm ngắt mạch Iđm Chu kỳ khởi động Chế độ AC2 – AC4 t Chu kỳ khởi động t Chế độ AC3 Iđm dòng điện định mức động Ikđ dòng điện khởi động động 4.1.4.2 Các contactor sử dụng điện chiều: DC1, DC2, DC3, DC4, DC5 Theo tiêu chuẩn IEC, sử dụng contactor để đóng ngắt phụ tải chiều (DC load) phân thành chế độ họat động (contactor dùng trường hợp contactor chiều, điện áp cung cấp vào cuộn dây contactor loại điện áp chiều) Ký hiệu DC1: Các contactor mang ký hiệu DC1 dùng đóng cắt cho tất phụ tải chiều (DC load) có thời (T = L/R) nhỏ hay 1ms DC1 sử dụng cho hộ tiêu thụ, phụ tải tính cảm ứng tính cảm ứng bé, lò điện trở Ký hiệu DC2: Các contactor mang ký hiệu DC2 sử dụng để đóng ngắt mạch động chiều kích từ song song Hằng số thời gian mạch tải khoảng 7,5 ms Khi tiếp điểm đóng kín mạch hình thành dòng điện khởi động, dòng điện có giá trị khoảng 2,5 lần dòng điện định mức động 66 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử Khi tiếp điểm contactor ngắt mạch, cắt dòng điện định mức động cơ; lúc điện áp xuất hai cực tiếp điểm hàm số phụ thuộc theo sức phản điện phần ứng động cơ, ngắt mạch xảy nhẹ nhàng Ký hiệu DC3: Các contactor mang ký hiệu sử dụng trường hợp khởi động, phanh nhấp nhả, hay phanh ngược động chiều kích từ song song Thời mạch tải nhỏ ms Khi tiếp điểm đóng kín mạch hình thành dòng điện khởi động, dòng điện có giá trị khoảng 2,5 lần dòng điện định mức động Khi tiếp điểm contactor ngắt mạch, cắt dòng điện có giá trị khoảng 2,5 lần giá trị dòng điện định mức qua mạch động cơ, lúc điện áp xuất hai cực tiếp điểm lớn điện áp nguồn cung cấp Điện áp xuất lớn tốc độ quay động thấp, sức phản điện phần ứng có giá trị thấp, ngắt mạch xảy nặng nề thực khó khăn Ký hiệu DC4: Các contactor mang ký hiệu sử dụng đóng ngắt mạch phụ tải động chiều kích từ nối tiếp Thời mạch phụ tải khoảng 10ms Khi tiếp điểm đóng kín mạch hình thành dòng điện khởi động dòng điện có giá trị khoảng 2,5 lần dòng điện định mức động Khi tiếp điểm contactor ngắt mạch, cắt dòng điện có giá trị khoảng 1/3 lần giá trị dòng điện định mức qua mạch động cơ; lúc điện áp xuất hai cực tiếp điểm khoảng 20% điện áp nguồn cung cấp Trong phạm vi ứng dụng số lần đóng cắt gia tăng Sự ngắt mạch xảy nhẹ nhàng Ký hiệu DC5: Các contactor mang ký hiệu sử dụng khởi động, phanh ngược, đảo chiều quay động chiều kích từ nối tiếp Thời mạch phụ tải nhỏ hay 7,5 ms Khi tiếp điểm đóng kín mạch hình thành dòng điện đỉnh có giá trị 2,5 lần dòng điện định mức động Khi tiếp điểm contactor ngắt mạch, cắt dòng điện có giá trị lớn khoảng giá trị dòng điện đỉnh nêu trên; lúc điện áp xuất hai cực tiếp điểm lớn mức điện áp nguồn cung cấp Sự ngắt mạch xảy khó khăn 67 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử 4.2: KHỞI ĐỘNG TỪ 4.2.1 KHÁI QUÁT VÀ CÔNG DỤNG: Khởi động từ loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng – ngắt, đảo chiều bảo vệ tải (nếu có lắp thêm rơle nhiệt) động không đồng ba pha rôto lồng sóc Khởi động từ có contactor gọi khởi động từ đơn thường để đóng-ngắt động điện Khởi động từ có hai contactor gọi khởi động từ kép dùng để thay đổi chiều quay động gọi khởi động từ đảo chiều Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắp thêm cầu chì 4.2.2.CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT Động điện không đồng ba pha làm việc liên tục hay không tuỳ thuộc vào mức độ tin cậy khởi động từ Do khởi động từ cần phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật sau: - Tiếp điểm có độ bền chịu mài mòn cao - Khả đóng – cắt cao - Thao tác đóng – cắt dứt khoát - Tiêu thụ công suất - Bảo vệ động không bị tải lâu dài ( có rơle nhiệt ) - Thỏa điều kiện khởi động ( dòng điện khởi động từ đến lần dòng điện định mức) 4.2.3.KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 4.2.3.1 Khởi động từ thường phân chia theo: - Điện áp định mức cuộn dây hút: 36V, 127V, 220V, 380V, 500V - Kết cấu bảo vệ chống tác động môi trường xung quanh: hở, bảo vệ, chống bụi, nước, nổ… - Khả làm biến đổi chiều quay động điện: không đảo chiều quay đảo chiều quay - Số lượng loại tiếp điểm: thường hở, thường đóng 4.2.3.2 Nguyên lý làm việc khởi động từ Giống con-tắc –Tơ 4.2.4 LỰA CHỌN VÀ LẮP ĐẶT KHỞI ĐỘNG TỪ: Hiện nước ta, động không đồng ba pha rôto lồng sóc có công suất từ 0,6 đến 100KW sử dụng rộng rãi Để điều khiển vận hành chúng, ta thường dùng khởi động từ Vì để thuận lợi cho việc lựa chọn khởi động từ, nhà sản xuất thường cho cường độ dòng điện suất định mức mà cho công suất động điện mà khởi động từ phục vụ ứng với điện áp khác 68 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử Để khởi động từ làm việc tin cậy, lắp đặt cần phải bắt chặt cứng khởi động từ mặt thẳng đứng ( độ nghiêng cho phép so với trục thẳng đứng ±5PPoPP), không cho phép bôi mỡ vào tiếp điểm phận động Sau lắp đặt khởi động từ trước vận hành, phải kiểm tra: - Cho phận động chuyển động tay không bị kẹt, vướng - Điện áp điều khiển phải phù hợp điện áp định mức cuộn dây - Các tiếp điểm phải tiếp xúc tốt - Các dây đấu điện phải theo sơ đồ điều khiển - Rơle nhiệt phải đặt nấc dòng điện thích hợp - Khi lắp đặt khởi động từ cần đặt kèm theo cầu chì bảo vệ 69 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử 4.3: RƠLE TRUNG GIAN 4.3.1 Tổng quan - Nó thường nằm vị trí rơle khác Rơ le trung gian thường rơ le điện từ Hình 6.32 kết cấu rơle trung gian Nguyên lý làm việc rơle trung gian tương tự rơle điện từ điều chình điện áp tác động Rơ le trung gian phải tác động tốt đặt vào điện áp định mức phạm vi sai lệch 15%Uđm Sô lượng tiếp điện rơle trung gian thuờng nhiều rơle khác Rơle trung gian có phân điện tốt mạch cuộn hút mạch tiếp điểm 4.3.2 Khái niệm cấu tạo: Rơ-le trung gian khí cụ điện dùng lĩnh vực điều khiển tự động, cấu kiểu điện từ Rơ-le trung gian đóng vai trò điều khiển trung gian thiết bị điều khiển (contactor, rơ-le thời gian…) Rơ-le trung gian gồm: mạch từ nam châm điện, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ (≤ 5A), vỏ bảo vệ chân tiếp điểm 4.3.3 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động rơ-le trung gian tương tự nguyên lý hoạt động contactor Khi cấp điện áp giá trị điện áp định mức vào hai đầu cuộn dây rơ-le trung gian (ghi nhãn), lực điện từ hút mạch từ kín lại, hệ thống tiếp điểm chuyển đổi trạng thái trì trạng thái (tiếp điểm thường đóng hở ra, tiếp điểm thường hờ đóng lại) Khi ngưng cấp nguồn, mạch từ hở, hệ thống tiếp điểm trở trạng thái ban đầu Điểm khác biệt contactor rơ-le tóm lược sau: - Trong rơ-le ta có loại tiếp điểm có khả tải dòng điện nhỏ, sử dụng cho mạch điều khiển (tiếp điểm phụ) 70 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử - Trong rơ-le ta có loại tiếp điểm thường đóng tiếp điểm thường hở, nhiên tiếp điểm buồng dập hồ quang (khác với hệ thống tiếp điểm contactor hay CB) 4.3.4 Các ký hiệu dùng cho rơ-le trung gian: Trong trình lắp ráp mạch điều khiển dùng rơ-le hay số mạch điện tử công nghiệp, ta thường gặp ký hiệu sau đây: - Ký hiệu SPDT: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ SINGLE POLE DOUBLE THROW, rơ-le mang ký hiệu có cặp tiếp điểm, gồm tiếp điểm thường đóng thường hở, cặp tiếp điểm có đầu chung SPDT - Ký hiệu DPDT: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ DOUBLE POLE DOUBLE THROW, rơ-le mang ký hiệu gồm có hai cặp tiếp điểm Mỗi cặp tiếp điểm gồm tiếp điểm thường đóng thường hở, cặp tiếp điểm có đầu chung - Ký hiệu SPST: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ SINGLE POLE SINGLE THROW, rơ-le mang ký hiệu gồm có tiếp điểm thường hở - Ký hiệu DPST: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ DOUBLE POLE SINGLE THROW, rơ-le mang ký hiệu gồm có hai tiếp điểm thường hở 4 6 SPST DPST DPDT Ngoài ra, rơ-le lắp ghép tủ điều khiển thường lắp đế chân Tùy theo số lượng chân ta có kiểu khác nhau: đế chân, đế 11 chân, đế 14 chân… Một số hình dạng rơ-le trung gian 71 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử 72 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử 4.4: RƠ LE THỜI GIAN 4.4.1.Khái niệm Rơ le thời gian loại rơle tạo trễ đầu nghĩa đầu vào có tín hiệu điều khiển sau thời gian đầu tác động ( tiếp điểm rơ le đóng mở) Thời gian trễ từ vài phần giây đến hàng nhiều Rơ le thời gian có nhiều kiểu, loại khác dùng mạch chiều xoay chiều Ta xem xét nguyên lý cấu tạo làm việc vài loại thông dụng 4.4.2 Role thời gian kiểu điện từ Loại dùng mạch điện chiều thường để trì thời gian nhả chậm nắp từ động tới giây.6 Như hình 6.39 , mạch từ trụ mạch từ chữ nhật dẹt có đặt vòng ngắn mạch ôm xum quanh Tiếp điểm role gắn nắp từ động Khi đóng hay cắt cuộn hút 4, từ thông lõi từ biến thiên làm xuất dòng điện cảm ứng vòng ngắn mạch Từ trường dòng ngắn mạch chóng lại biến thiên từ trường sinh tốc độ biến thiên từ thông tạo cuộn hút bị chậm lại Kết quả, thời gian tác động rơle chậm lại Chỉnh định thời gian nhờ chỉnh: - độ căng lòxo nhả - độc căng lòxo tạo lực tách nắp từ động khỏi trụ từ 73 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử - Khe hở phụ qua đệm phi từ tính nắp từ động trụ 4.4.3 Rơ le thời gian kiểu thuỷ khí - Cuộn hút quấn lõi từ ( hình 6.41) cấp điện hút nắp từ động lò xo bị kéo căng tiếp điểm không đóng piston chuyển động chậm dâu nhờn xilanh cản lại Do tiếp điểm đóng chậm ( nhả chậm) -Khi cuộn hút bị cắt điện trình nhả diễn chậm giải thích tương tự Rơ le kiểu dùng cho cuộn hút chiểu xoay chiều Tùy theo yêu cầu sử dụng lắp ráp hệ thống mạch điều khiển truyền động, ta có hai loại rơ-le thời gian: rơ-le thời gian ON DELAY, rơ-le thời gian OFF DELAY 4.4.4 Rơ-le thời gian ON DELAY: Ký hiệu: TR TR - Cuộn dây rơ-le thời gian: Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây rơ-le thời gian ghi nhãn, thông thường : 110V, 220V… - Hệ thống tiếp điểm: Tiếp điểm tác động không tính thời gian: tiếp điểm hoạt động tương tự tiếp điểm rơ-le trung gian Thường đóng: Thường hở : TR TR hoặc Tiếp điểm tác động có tính thời gian: Tiếp điểm đóng chậm mở nhanh: Tiếp điểm mở chậm đóng nhanh: TR TR TR TR TR TR 4.4.4.1 Nguyên lý hoạt động: Khi cấp nguồn vào cuộn dây rơ-le thời gian ON DELAY, tiếp điểm tác động không tính thời gian chuyển đổi trạng thái tức thời (thường đóng hở ra, thường hở đóng lại), tiếp điểm tác động có tính thời gian không đổi Sau 74 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử khoảng thời gian định trước, tiếp điểm tác động có tính thời gian chuyển trạng thái trì trạng thái Khi ngưng cấp nguồn vào cuộn dây, tất tiếp điểm tức thời trở trạng thái ban đầu Sau sơ đồ chân rơ-le thời gian ON DELAY: source Hình dạng cụ thể rơ-le thời gian ON DELAY phổ biến: 75 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử 4.5: BỘ KHỐNG CHẾ 4.5.1 Khái niệm khống chế thiết bị khí cụ điện để điều khiển gián tiếp (qua mạch điều khiển) điều khiển trực tiếp (qua mạch động lực) thiết bị điện Bộ khống chế điều khiển gián tiếp gọi khống chế từ hay khống chế huy Bộ ịkhống chế điều khiển trực tiếp gọi khống chế động lực Bộ khống chế khí cụ đóng-cắt đồng thời nhiều mạch (điều khiển động lực điều khiển lẫn động lực) nhờ tay quay hay vô lăng quay để điều khiển quy trình mở máy, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều, hãm điện 4.5.2 Cấu tạo Nguyên lý hoạt động: Ngoài khống chế chia theo dòng điện chiều xoay chiều tu theo cấu tạo khống chế hình trống hay khống chế hình cam Hình vẽ 5.1trình bày nguyên lý cấu tạo khống chế hình trống Tang trống có trục quay quay vị trí nhờ vơlăng Trên tang trống có gắn đoạn vành trượt (vành tiếp xúc động) Các vành nối với nối Do mà má đồng tiếp xúc tĩnh gắn 11 nối liền mạch qua hai vành tiếp xúc động góc quay tương ứng Vị trí quay đĩa chia độ cố định 12 76 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử Hình 5.1 - Bộ khống chế hình trống: a) Cấu tạo; b) Sơ đồ tiếp điểm Sơ đồ nối tiếp điểm cho hình 5.1b Các dấu chấm vị trí khống chế mà tiếp điểm tương ứng nối thông Những tiếp điểm dấu chấm tiếp điểm bị mở Ví dụ hình 5.1b tiếp điểm 9,10 nối thông cac vị trí 3', 0, 1,2 4.5.3 Lựa chọn khống chọn Trị số dòng điện tiếp điểm khống chế động lực thường chọn với hệ số dự trữ 1,2 dòng điện chiều: I = 1,2xPx103/U Xoay chiều: I = 1,3xPx103/Ux√3 Trong P công suất động điện (kW), U điện p định mức nguồn cung cấp 77 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử MỤC LỤC Tên Trang Chương 1:Khái Chương 2: niệm Khí 16 2.1: 16 2.2: cụ khí điện Cầu Công tắc nút Dao cách 23 2.6: Máy cắt Áp đóng điện cắt Dao 19 2.5: 25 2.7: cụ – điều khiển ly điện Tô –Mát 27 Chương 3: khí cụ điện bảo vệ 33 78 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử 3.1: Nam châm điện 33 3.2: Rơle điện từ 34 3.3 : Rơ le nhiệt 37 3.4: Cầu chì 40 3.5: Thiết bị chống dòng rò 46 3.6: Biến áp đo lường 51 Chương 4: Khí cụ điện điều khiển 54 4.1: Công –Tắc –Tơ 54 4.2: Khởi động từ 62 4.3: Rơle trung gian 64 4.4: Rơle thời gian 67 4.5: Bộ khống chế 70 79 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử TÀI LIỆU THAM KHẢO - Tủ lạnh gia đình máy điều hòa nhiệt độ - Nguyễn Xuân Tiến - NXB Khoa học Kỹ thuật, 1984 - Khí cụ Điện - Kết cấu, sử dụng sửa chữa - Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1998 - 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 toán phân tích hệ thống điện, Đỗ Xuân Khôi, NXB Khoa học Kỹ thuật , 2001 80 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề [...]... theo điện áp và nguồn điện - Điện áp: Khí cụ điện dùng trong mạng cao thế U> 1000V VD: Dao cách ly, máy cắt Khí cụ điện dùng trong mạng hạ áp U< 1000V - Theo dòng điện: Khí cụ điện được thiết kế dùng trong mạng điện một chiều Khí cụ điện được thiết kế dùng trong mạng xoay chiều 1.7.3 Phân loại theo nguyên lý làm việc - Khí cụ điện làm việc theo kiểu điện từ - Khí cụ điện làm việc theo kiểu từ điện - Khí. .. Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử 1.6 CÔNG DỤNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN Được sử dụng rộng rãi trong gia đình, xí nghiệp, nhà máy điện Sử dụng trong các nghành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, dịch vụ… Như vậy ở đâu có năng lượng điện là ở đó có khí cụ điện dưới dạng này hoặc dạng khác 1.7 PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN 1.7.1 Phân loại theo công dụng - Khí cụ điện dùng để đóng cắt lưới điện, mạch điện VD: CB,... đường chéo cùa hai dây dẫn Lực điện động sinh ra: BB a BB 11 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử F= µo 2l  ( C + C2 ) − ( B1 + B2 )  i1 i2  1  4π a  a 12 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử 1.5.3 Tính toán lực điện động lên vòng dây, giữa các... Gerin 34 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử CB 1 CỰC CB 2 CỰC CB 3 CỰC CB 4 CỰC 35 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử CÂU HỎI CHƯƠNG 2 1.Cho biết công dụng, cấu tạo,CB 2 Hãy nêu nguyên lý họat động của CB 3 Cách chọn các loại thiết bị khí cụ đóng... dao, máy cắt - Khí cụ điện dùng để bảo vệ cho hệ thống điện, mạch điện khỏi sự cố ngắn mạch, quá tải, sụt áp … VD :CB, rơ le nhiệt, rơ le dòng điện, Rơ le điện áp - Khí cụ điện dùng để điều khiển khởi động , điều chỉnh tốc động cơ ,điều khiển điện áp, dòng điện, trì hoãn thời gian VD: Công tắc tơ, khởi động từ, rơle trung gian, rơ le thời gian, rơ le tốc độ ,bộ khống chế, điện trở - Khí cụ điện dùng trong... mạch IN = 3,35 KA ,thời gian xảy ra ngắn mạch l tN = 0,6 5 s ,thời gian ổn định nhiệt là tơd = 1s Hệ số xung kích qxk = 1,5 CHƯƠNG 3 :KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ Khí cụ điện dùng để bảo vệ cho hệ thống điện, mạch điện khỏi sự cố về dòng điện và điện áp 36 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề ... hành và đảm bảo sửa chữa thay thế 17 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử CHƯƠNG 2 : KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT Khái niệm :là thiết bị dùng để nối (đóng) hay ngắt(cắt) mạch điện Trong quá trình đóng cắt ta phân biêt chức năng hay trạng thái cơ bản sau: - Đóng cắt không tải ( khi có dòng điện hay điện áp rất nhỏ) - Đóng cắt các dòng... phân lọai 2.5.1.1.Khái niệm Dao cách ly là một lọai khí cụ điện dùng để tạo một khỏang hở cách điện được trông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cắt điện nhằm mục 25 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử đích đảm bảo an tòan, khiến cho nhân viên sửa chửa thiết bị điện an tâm khi làm việc Dao cách ly không có bộ... lực 1.5.5 Ổn định lực điện động Độ bền cơ khí của vật liệu phụ thuộc không chỉ vào độ lớn của lực mà còn phụ thuộc vào chiều, độ dài thời gian tác động và độ dốc tăng lên Khí cụ điện ổn định lực điện động phải thỏa mãn: Việc tính toán lực điện động: tính theo dòng điện xung của hiện tượng ngắn mạch Việc tính toán độ bền động học khi có hiện tượng công hưởng 15 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh... 2.1.4.Tính chọn cầu dao Chọn cầu dao theo dòng điện định mức và điện áp định mức: Gọi Itt là dòng điện tính toán của mạch điện Unguồn là điện áp nguồn của lưới điện sử dụng Iđm cầu dao ≥ Itt Uđm cầu dao ≥ Unguồn 2.1.5 Hư hỏng và nguyên nhân hư hỏng 20 Giáo trình môn Khí Cụ Điện dành cho sinh viên Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề Trường Cao Đẳng - Khoa Điện Điện Tử Hư hỏng thông thường của cầu daolà do: