GIÁO TRÌNH KHÍ CỤ ĐIỆN

ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện GIỚI THIỆU MÔN HỌC Tên môn học : Khí cụ điện Mã số môn học : Số đơn vò học trình : (60 tiết) Vò trí môn học : Là môn học tiên để học môn chuyên ngành Tài liệu tham khảo : Tài liệu tham khảo : Phạm Văn Chới – Khí cụ điện – NXB GD - 2007 Tài liệu tham khảo : Giáo trình “Khí cụ điện” – Nguyễn Lê Trung – Đại học sư phạm kỹ thuật Tp.HCM Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng – Khí cụ điện, Kết cấu sử dụng sửa chữa – NXB Khoa học Giáo dục, 1995 Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng – Khí cụ điện, Lý thuyết - kết cấu tính tóan lựa chọn sử dụng – NXB Khoa học Giáo dục, 2001 Mục đích môn học : - Nhận dạng số khí cụ điện phổ biến - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc ý nghóa thông số số khí cụ điện hạ - Giải thích nguyên nhân hư hỏng khí cụ điện - Phương pháp vận hành nhằm đảm bảo an toàn cho thiết bò hệ thống Nội dung chi tiết : Chương 1: Lý thuyết sở khí cụ điện 1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 Khái niệm chung khí cụ điện Khái niệm Phân loại Yêu cầu khí cụ điện Khái quát cố mạch điện Sự phát nóng khí cụ điện Khái niệm Các nguồn nhiệt cá c phương pháp trao đổi nhiệt Các chế độ làm việc thiết bò điện Bảng nhiệt độ cho phép số vật liệu Hồ quang điện Khái niệm chung Các biện pháp trang bò dập hồ quang Kéo dài hồ quang khí Phân đoạn hồ quang Thổi hồ quang từ Dập tắt hồ quang điện dầu biến áp Huỳnh Tấn Đệ Trang ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện 3.3.5 Thổi hồ quang khí nén 3.3.6 Dập hồ quang môi trường đặc biệt 3.3.7 Nối điệ n trở song song với hồ quang Tiếp xúc điện 4.1 Khái niệm 4.2 Điện trở tiếp xúc 4.3 Tiếp điểm khí cụ điện 4.3.1 Vật liệu làm tiếp điểm 4.3.2 Kết cấu tiếp điểm 4.3.3 Nguyên nhân hư hỏng tiếp điểm biện pháp khắc phục 4.3.4 Sự làm việc kim loại ngắn mạch Lực điện động khí cụ điện 5.1 Khái niệm 5.2 Lực điện động khí cụ điện 4.3 Các phương pháp tính lực điện động 4.3.1 Phương pháp tính lực điện động dựa đònh luật lực tác dụng tương hỗ dây dẫn mang dòng điện từ trường (đònh luật biô - xava –laplace) 4.3.2 Phương pháp cân lượng 4.3.3 Lực điện độn g số dạng dây dẫn 4.3.4 Lực điện động điện xoay chiều 4.3.5 Cộng hưởng khí ổ n đònh điện động khí cụ Chương 2: Khí cụ điện điều khiển tay 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 4.2 4.3 4.4 Công tắc Khái quát cô ng dụng Phân loại cấu tạo Các thôn g số kỹ thuật Nút ấn Khái quát công dụn g Phân loại cấu tạo Các thôn g số kỹ thuật Cầu dao Khái quát công dụng Phân loại Ký hiệu Một số thông số kỹ thuật Cầu chì Khái quát cô ng dụng Nguyên lý làm việc Phân loại kết cấu Dây chảy cách tính gần dòng điện giới hạn CB (circuit braeker) Huỳnh Tấn Đệ Trang ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện 5.1 5.2 5.3 5.3 5.4 6.1 6.2 6.3 Khái quát yêu cầu Nguyên lý làm việc CB Cấu tạo Phân loại Thông số lựa chọn CB Bảo vệ chống dòng điện rò Đặt vấn đề Cấu tạo nguyên lý làm việc Phạm vi ứng dụng Phích cắm ổ cấm điện Điện trở 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 4.1 4.2 4.3 4.4 5.1 5.2 5.3 Nam châm điện Khái niệm Phân loại ng dụng nam châm điện Rơle Khái niệm chung, phân loại, phận rơle Đặc tính rơle Rơle trung gian Rơle nhiệt Khái quát cô ng dụng Cấu tạo nguyên lý làm việc rơle nhiệt bimetal Phân loại Lựa chọn rơle nhiệt Rơle thời gian Khái quát yêu cầu ON delay timer OFF delay timer 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 2.1 2.2 2.3 Contactor Khái quát Các tham số contactor Cấu tạo nguyên lý làm việc công tắctơ kiểu điện từ Ký hiệu Đánh số Các chế độ sử dụng contactor Khởi động từ Khái quát Yêu cầu Nguyên lý làm việc Chương 3: Một số rơle điều khiển & bảo vệ Chương 4: Contactor khởi động từ Huỳnh Tấn Đệ Trang ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện 2.4 Lựa chọn khởi động từ Các từ viết tắc - CB Cucuir Breaker - ELCB Residual Circuit Breakers Over - RCD Residual Circuit Devides - MCB (Minature Circuit Breaker) - MCCB (Molded Case Circuit Breaker) - ACB (Air Circuit Breaker) - VCB (Vaccum Circuit Breaker) - TM (thermal & magnetic contact) - MO (magnetic contact only) Huỳnh Tấn Đệ Trang ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện CHƢƠNG I: LÝ THUYẾT CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN A Mục tiêu : Sau học xong chương này, học sinh phải : - Phân loại đƣợc khí cụ điện - Nhận biết đƣợc tình trạng làm việc khí cụ điện - Trình bày đƣợc kiến thức phát nóng, hồ quang điện, lực điện động, tiếp xúc điện khí cụ điện B Nội dung : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN 1.1.Khái niệm: Khí cụ điện (KCĐ) thiết bị dùng để đóng - ngắt, điều khiển, kiểm tra, tự động điều chỉnh, khống chế đối tƣợng điện nhƣ khơng điện bảo vệ chúng trƣờng hợp cố Khí cụ điện có nhiều chủng loại với chức năng, ngun lý làm việc kích thƣớc khác nhau, đƣợc dùng rộng rãi lĩnh vực sống 1.2.Phân loại: Khí cụ điện thƣờng đƣợc phân loại theo chức năng, theo ngun lý mơi trƣờng làm việc, theo điện áp a Theo chức khí cụ điện đƣợc chia thành nhóm nhƣ sau: - Nhóm khí cụ đóng - cắt: Chức nhóm khí cụ đóng cắt tay tự động mạch điện Thuộc nhóm có: Cầu dao, CB, dao cách ly, chuyển đổi nguồn … - Nhóm khí cụ hạn chế dòng điện, điện áp: Chức nhóm hạn chế dòng điện, điện áp mạch khơng q cao Thuộc nhóm gồm có: Kháng điện, van chống sét … - Nhóm khí cụ khởi động, điều khiển: Nhóm gồm khởi động, khống chế, cotactor, khởi động từ … - Nhóm khí cụ kiểm tra theo dõi: Nhóm có chức kiểm tra, theo dõi làm việc đối tƣợng biến đổi tín hiệu khơng điện thành tín hiệu điện Thuộc nhóm này: Các rơle, cảm biến … - Nhóm khí cụ tự động đóng – ngắt, khống chế trì chế độ làm việc, tham số đối tƣợng nhƣ: Các ổn định điện áp, ổn định tốc độ, ổn định nhiệt độ … - Nhóm khí cụ biến đổi dòng điện, điện áp cho dụng cụ đo: Các máy biến áp đo lƣờng, biến dòng đo lƣờng … b.Theo ngun lý làm việc khí cụ điện đƣợc chia thành: - Khí cụ điện làm việc theo ngun lý điện từ - Khí cụ điện làm việc theo ngun lý cảm ứng nhiệt - Khí cụ điện có tiếp điểm - Khí cụ điện khơng có tiếp điểm c.Theo nguồn điện KCĐ đƣợc chia thành: - Khí cụ điện chiều - Khí cụ điện xoay chiều - Khí cụ điện hạ áp(Có điện áp 1000 V) d Theo điều kiện mơi trƣờng, điều kiện bảo vệ KCĐ đƣợc chia thành: - Khí cụ điện làm việc nhà, KCĐ làm việc ngồi trời - Khí cụ điện làm việc mơi trƣờng dễ cháy, dễ nổ - Khí cụ điện có vỏ kín, vỏ hở, vỏ bảo vệ … 1.3 U CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI KHÍ CỤ ĐIỆN Các khí cụ điện cần thoả mãn u cầu sau: - Phải đảm bảo làm việc lâu dài với thơng số kỹ thuật định mức Nói cách khác dòng điện qua phần dẫn điện khơng vƣợt q giá trị cho phép thời gian lâu đƣợc mà khơng gây hƣ hỏng cho khí cụ điện - Khí cụ điện phải có khả ổn định nhiệt ổn định điện động Vật liệu phải có khả chịu nóng tốt cƣờng độ khí cao xảy ngắn mạch q tải dòng điện lớn gây hƣ hỏng cho khí cụ - Vật liệu cách điện phải tốt để xảy q áp phạm vi cho phép cách điện khơng bị chọc thủng - Khí cụ điện phải đảm bảo làm việc xác an tồn, xong phải gọn nhẹ, rẻ tiền, dễ gia cơng lắp đặt, kiểm tra sửa chữa - Ngồi khí cụ điện phải làm việc ổn định điều kiện khí hậu, mơi trƣờng khác 1.4 KHÁI QT VỀ CÁC SỰ CỐ TRONG MẠCH ĐIỆN 1.4.1 Q tải: Là trạng thái dòng điện chạy qua thiết bị điện Ilv , lớn giá trị định mức Iđm Nhƣng nhỏ dòng điện ngắn mạch nhỏ INmin Iđm < Ilv < INmin Nếu khơng, nhiệt độ thiết bị điện vƣợt q số cho phép, dẫn tới cách điện thiết bị điện mau chóng bị già hố nhiệt, thiết bị điện vận hành trạng thái q tải tuổi thọ giảm nhanh, nguy xảy ngắn mạch tăng 1.4.2 Q điện áp: Là trƣờng hợp điện áp đặt vào thiết bị điện lớn giá trị định mức bao gồm: Uvh > Uđm - Q điện áp thiên nhiên (q điện áp cảm ứng) sét đánh trực tiếp vào thiết bị điện sét cảm ứng đƣờng dây, lan truyền vào thiết bị điện - Q điện áp nội (q điên áp thao tác) việc đóng cắt mạng điện sai quy trình, quy phạm, điều chỉnh sai lệch trị số vận hành, đứt dây mạng điện pha dây, chạm đất pha mạng pha dây hồ quang điện chập chờn … Khi bị q điện áp điện trƣờng vƣợt q giới hạn điện trƣờng ion hố E > Ei gây tƣợng đánh thủng cách điện, làm hƣ hỏng thiết bị điện Trong trờng hợp q điện áp khơng đủ lớn thƣờng gây q tải 1.4.3 Thấp áp: Trƣờng hợp điện áp đặt vào thiết bị điện giảm q thấp so với điện áp định mức Uvh180 Cách Cách Cách Cách Cách Cách Cách điện cấp điện cấp điện cấp điện cấp điện cấp điện cấp điện cấp Huỳnh Tấn Đệ Y: giấy, băng vải khơng tẩm cách điện A: giấy, băng vải có tẩm cách điện, cao su, nhựa PVC E: dây điện từ bọc men B: dây điện từ bọc men kép F: lụa, thủy tinh, phíp H: sứ C: Micanit Trang ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện HỒ QUANG ĐIỆN 3.1.Khái niệm chung: Hồ quang điện phóng điện chất khí với mật độ dòng điện lớn (10 đến 10 A/mm ), điện áp rơi catốt bé (10V đến 20V), nhiệt độ hồ quang cao (6000 đến 18000 o K) kèm theo ánh sáng Hình 1.2: phân bố điện áp, cƣờng độ điện trƣờng hồ quang Trên hình trình bày phân bố điện áp, cƣờng độ điện trƣờng hồ quang: UAK = UA + UK + U th -3 Vùng Catốt với khoảng cách ngắn (cỡ 10c mm) với UK vào khoảng 10V đến 20V nên cƣờng độ điện trƣờng vùng lớn (vào khoảng 20.10vV/mm) Trị số phụ thuộc vào vật liệu làm điện cực đặc tính chất khí Vùng Anốt có điện áp rơi thấp, cỡ 5V đến 20V EA thấp nhiều so với EK Vùng thân hồ quang có cƣờng độ điện trƣờng Ehq hầu nhƣ khơng đổi, cỡ từ 1V/mm2 đến 20V/mm2 phụ thuộc vào tính dẫn nhiệt, tốc độ chuyển động phân tử khí, vận tốc di chuyển hồ quang Điện áp rơi thân hồ quang Uth phụ thuộc vào chiều dài hồ quang đƣợc tính theo cơng thức: Uth = Ehq lhq Trong cơng nghệ, hồ quang đƣợc sử dụng nhƣ nhân tố hữu ích qua, lò hồ quang.v.v, cần hồ quang cháy ổn định Trong thiét bị đóng cắt, hồ quang phát sinh q trình chuyển mạch điện, nhân tố khơng mong muốn, cần phải giảm hồ quang tới mức tối thiểu 3.2 Q trình phát sinh dập tắt hồ quang: Q trình phát sinh dập tắt hồ quang q trình ion hố q trình khử a) Q trình ion hố: Huỳnh Tấn Đệ Trang 10 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện hai kim loại có hệ số giãn nở nhiệt khác nhiều (Thƣờng dùng hợp kim sắt – niken crơm –niken) Hình 3.6: Cấu tạo rơle nhiệt Hai kim loại đƣợc ghép chặt với thành phiến phƣơng pháp cán nóng phƣơng pháp hàn Khi bị đốt nóng kim loại kép uốn cong phía kim loại có hệ số giãn nở bé Sự phát nóng dòng điện trực tiếp qua kim loại gián tiếp qua phần tử điện trở Rơle gồm hai mạch điện độc lập: Mạch động lực có dòng điện phụ tải qua thao tác để ngắt điện cuộn dây điều khiển Phần tử phát nóng đƣợc dấu nối tiếp với mạch động lực vít ơm lấy phiến kim loại kép Vít cấy giá nhựa cách điện dùng để điều chỉnh mức độ uốn cong đầu tự phiến Giá quay xung quanh trục Tùy theo trị số dòng điện chạy qua phần tử phát nóng mà phiến kim loại kép cong nhiều hay ít, đẩyvào vít làm xoay giá để mở ngàm đòn bẩy Dƣới tác dụng lò xo 8, đòn bẩy xoay đƣợc xung quanh trục ngƣợc chiều kim đồng hồ làm mở tiếp điểm động 11 khỏi tiếp điểm tĩnh 12 Nút ấn 10 dùng để khơi phục rơle vị trí ban đầu sau phiến kim loại kép nguội trở lại Điều chỉnh vít điều chỉnh đƣợc dòng tác động q tải 4.3 Phân loại - Theo kết cấu ngƣời ta chia rơle nhiệt làm hai loại: kiểu kín kiểu hở - Theo phƣơng thức đốt nóng ngƣời ta chia làm ba loại: + Đốt nóng trực tiếp: Dòng điện trực tiếp qua kim loại kép Loại có cấu tạo đơn giản, nhƣng thay đổi dòng định mức ta phải thay kim loại kép + Đốt gián tiếp: Dòng điện qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lƣợng tỏa gián tiếp làm kim loại kép cong lên Loại có ƣu điểm muốn thay đổi dòng định mức ta cần thay phần tử đốt nóng khơng cần thay kim loại kép Khuyết điểm loại khả chịu q tải kém, có q tải lớn phần tử đốt nóng đạt tới nhiệt độ cao, nhƣng khơng khí dẫn nhiệt nên kim loại kép chƣa kịp tác động mà phần tử đốt nóng bị cháy đứt + Đốt hỗn hợp: Loại tƣơng đối tốt kết hợp đƣợc ƣu điểm hai loại trên, có tính ổn định cao làm việc bội số q tải lớn (12 -15) Iđm Huỳnh Tấn Đệ Trang 48 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện - Theo u cầu sử dụng ngƣời ta chia làm hai loại: loại cực loại hai cực Loại hai cực thƣờng đƣợc dùng bảo vệ q tải động xoay chiều ba pha 4.4.Lựa chọn rơle nhiệt: Đặc tính rơle nhiệt quan hệ thời gian tác động dòng điện chạy qua phụ tải (Còn gọi đặc tính thời gian - dòng điện) Mặt khác với phụ tải có đặc tính thời gian dòng điện tƣơng ứng Lựa chọn đắn rơle nhiệt cho đặc tính ampe –giây rơle ln nằm dƣới đƣờng đặc tính ampe– giây đối tƣợng gần với đặc tính đối tƣợng tốt Chọn thấp q khơng tận dụng hết cơng suất thiết bị, chọn cao q làm giảm tuổi thọ thiết bị Trong thực tế sử dụng, cách lựa chọn phù hợp chọn dòng định mức rơle dòng định mức động điện cần đƣợc bảo vệ, rơ le tác động giá trị (1,2 -1,3)Iđm Tùy thuộc vào chế độ làm việc phụ tải liên tục hay ngắn hạn mà xét đến số thời gian phát nóng rơ le có q tải liên tục hay ngắn hạn Ngồi ra, nhiệt độ mơi trƣờng cơng tác ảnh hƣởng tới tới dòng tác động nhiệt độ mơi trƣờng thay đổi cần điều chỉnh lại dòng tác động Hình 3.7: Hình ảnh rơle nhiệt Rơle thời gian 5.1.Khái qt u cầu: Trong tự động điều khiển, bảo vệ thƣờng gặp trƣờng hợp cần có khoảng thời gian điểm tác động hai hay nhiều thiết bị, q trình tự động hóa, nhiều phải tiến hành thao tác cách khoảng thời gian xác định Để tạo nên khoảng thời gian cần thiết đó, ngƣời ta dùng rơle thời gian Nhƣ định nghĩa rơle thời gian rơle có đặc tính: Khi tín hiệu vào rơle đạt giá trị tác động sau thời gian đƣợc đặt trƣớc rơle cho tín hiệu đầu Những u cầu chung rơle thời gian là: - Khả trì thời gian ổn định, xác, tin cậy, khơng phụ thuộc vào dao động điện áp nguồn cung cấp, tần số, nhiệt độ điều kiện mơi trƣờng Huỳnh Tấn Đệ Trang 49 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện (Nhiệt độ, độ ẩm, độ rung …) - Cơng suất ngắt hệ thống tiếp điểm đủ lớn - Cơng suất tiêu thụ nhỏ - Kết cấu, sử dụng đơn giản Cấu trúc chung rơle thời gian: a) Bộ phận động lực: Có chức nhận tín hiệu vào lƣợng điện, biến đổi thành lƣợng thích hợp cho phận tạo thời gian hoạt động b) Bộ tạo thời gian: Có chức tạo thời gian trễ rơle Bộ phận hoạt động theo nhiều ngun lý khác nhƣ: Điện tử, khí, khí nén, thủy lực, điện từ v.v… Căn vào tạo thời gian ta có rơle tƣơng ứng c) Bộ phận đầu ra: Rơle phát tín hiệu thay đổi trạng thái đóng mở tiếp điểm.Ngồi rơle có phận hiệu chỉnh thời gian tác động phận hiển thị Tùy theo u cầu sử dụng ta có ON DELAY OFF DELAY 5.2 ON DELAY TIMER Ký hiệu: Hình 3.8: Ký hiệu ON delay timer Sơ đồ chân biểu đồ hoạt động Timer ON-Delay Huỳnh Tấn Đệ Trang 50 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Huỳnh Tấn Đệ Bài giảng khí cụ điện Trang 51 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện Bảng vẽ hình dáng kích thƣớc Timer ON-Delay Một số hình dáng Hình 3.9: Hình dáng ON delay timer Huỳnh Tấn Đệ Trang 52 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện 5.3 OFF DELAY TIMER Ký hiệu: Hình dáng: Đế rơle thời gian: Hình 3.10: Ký hiệu OFF delay timer Hình 3.11: Hình dáng OFF delay timer Hình 3.12: Hình dáng đế rơle thời gian Huỳnh Tấn Đệ Trang 53 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện Chƣơng 4: CONTACTOR VÀ KHỞI ĐỘNG TỪ A Mục tiêu : Sau học xong này, học sinh phải : - Trình bày đƣợc cấu tạo, ngun lý làm việc nhận dạng, đáng số, ký hiệu chọn lựa đƣợc contactor, khởi động từ B Nội dung : CONTACTOR 1.1.Khái qt - Khái niệm: Contactor khí cụ điện dùng để đóng cắt thƣờng xun mạch điện động lực, từ xa tay tự động.Việc đóng cắt Contactor thực nam châm điện, thuỷ lực hay khí nén Thơng thƣờng ta gặp loại nam châm điện - Contactor có hai vị trí đóng cắt đƣợc chế tạo với số lần đóng cắt lớn tần số đóng cắt lên đến 1500 lần /giờ - Theo ngun lý truyền động ngƣời ta chia Contactor loại: Contactor đóng cắt điện từ, Contactor đóng cắt khí nén, Contactor đóng cắt thuỷ lực - Theo dạng dòng điện đóng cắt có Contactor điện chiều Contactor điện xoay chiều - Theo kết cấu có: Contactor hạn chế chiều rộng, Contactor hạn chế chiều cao Contactor gồm phận nhƣ sau: Hệ thống tiếp điểm chính, hệ thống dập hồ quang, cấu điện từ, hệ thống tiếp điểm phụ 1.2.Các tham số Contactor:  Điện áp định mức U đm điện áp mạch điện tƣơng ứng mà tiếp điểm Contactor phải đóng cắt Điện áp định mức có cấp: 110V ; 220V ; 440V chiều 127V; 220V ; 380V; 500V xoay chiều  Dòng điện định mức I đm dòng điện qua tiếp điểm Contactor chế độ làm việc gián đoạn lâu dài chế độ thời gian đóng Contactor khơng q  Điện áp cuộn dây Ucdđm điện áp định mức đặt lên cuộn dây Khi tính tốn, thiết kế cần phải đảm bảo Contactor làm việc ổn định dải từ 85% - 110% Ucd đm  Số cực: Là số tiếp điểm Contactor  Số cặp tiếp điểm phụ: Là số cặp tiếp điểm khống chế mạch điều khiển Contactor  Khả cắt khả đóng: Là giá trị dòng điện cho phép qua tiếp điểm cắt Ing đóng I đg  Tuổi thọ Contactor: Là số lần đóng cắt mà sau số lần đóng cắt Contactor bị hƣ hỏng khơng dùng đƣợc Sự hƣ hỏng độ bền khí độ bền điện  Độ bền khí đƣợc đánh giá số lần đóng mở khơng tải, tuổi thọ Contactor đại đạt tới 2.107 lần  Độ bền điện đƣợc đánh giá số lần đóng cắt với tải định mức thƣờng độ bền điện vào khoảng 1/5 1/10 độ bền khí  Tần số thao tác: Là số lần đóng cắt cho phép Contactor Tần số thao tác bị giới hạn phát nóng tiếp điểm hồ Huỳnh Tấn Đệ Trang 54 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện quang phát nóng cuộn dây dòng điện đóng tăng lên  Tính ổn định điện động: Là khả cho phép dòng ngắn mạch lớn qua mà lực điện động sinh khơng làm tách rời tiếp điểm.Thƣờng lấy dòng điện ổn định điện động 10 I đm  Tính ổn định nhiệt: Là khả cho phép dòng ngắn mạch qua khoảng thời gian cho phép (tođn) mà tiếp điểm khơng bị nóng chảy bị hàn dính 1.3.Cấu tạo ngun lý làm việc cơng tắctơ kiểu điện từ: 1.3.1.Cấu tạo: cơng tắc tơ kiểu điện từ bao gồm phận nhƣ sau: Hệ thống mạch vòng dẫn điện, hệ thống dập hồ quang, hệ thống lò xo nhả, lò xo tiếp điểm, nam châm điện chi tiết cách điện - Hệ thống mạch vòng dẫn điện: Mạch vòng dẫn điện Contactor phận khác hình dáng,kích thƣớc hợp thành Nó bao gồm dẫn, dây nối mềm, đầu nối, hệ thống tiếp điểm (Giá đỡ tiếp điểm, tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh), cuộn dây dòng điện (Nếu có kể cuộn dây thổi từ dập hồ quang) Hình 4.1: Mặt cắt contactor pha Thanh dẫn động tĩnh đƣợc làm đồng, tiếp điểm có dạng hình ngón bắc cầu pha có hai chỗ ngắt đƣợc chế tạo vật liệu dẫn điện tốt, chịu đƣợc mài mòn chịu đƣợc hồ quang nhƣ kim loại gốm: Bạc – Niken – Than chì Ở trạng thái ngắt độ mở tiếp điểm phải có giá trị đủ lớn để ngăn khơng cho hồ Huỳnh Tấn Đệ Trang 55 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện quang cháy trở lại, đồng thời khơng q lớn để giảm kích thƣớc nam châm điện Ở trạng thái đóng để đảm bảo tiếp xúc tốt, tiếp điểm cơng tắc tơ có hệ thống lò xo tiếp điểm tạo lực ép cần thiết lên tiếp điểm - Hệ thống dập hồ quang: Hệ thống dập hồ quang Contactor đảm bảo nhanh chóng dập tắt hồ quang sinh q trình đóng cắt tiếp điểm - Nam châm điện: Nam châm điện phận sinh lực hút điện từ, dảm bảo cho hệ thống tiếp điểm thƣờng mở đóng lại chắn cho dòng điẹn vào cuộn dây u cầu lực hút điện từ ln ln lớn đƣờng đặc tính (Tổng hợp tất lực tác động vào phần động cơng tắc tơ) điện áp giảm xuống 85% Uđm Thơng thƣờng để nam châm điện hoạt động chắn tránh va đập khí tiếp điểm, nam châm điện đƣợc thiết kế cho đƣờng đặc tính lực hút gần giống đặc tính Cấu tạo nam châm điện gồm hai phần: Mạch từ cuộn dây Mạch từ nam châm điện chiều đƣợc làm thép khối, phần thân mạch từ nơi có cuộn dây có tiết diện tròn Mạch từ nam châm điện xoay chiều đƣợc chế tạo từ thép kỹ thuật điện dày 0,35mm 0,5 mm, ghép lại để tránh tổn hao lõi thép Hình dạng mạch từ có dạng chữ ш п hút thẳng hút quay Ở đầu cực đƣợc gắn vòng ngắn mạch để chống rung cho nam châm điện Mạch từ đƣợc chia làm hai phần: Phần cố định (Tĩnh), phần nắp (gọi phần ứng hay phần động), đƣợc nối với tiếp điểm qua hệ thống tay đòn Cuộn dây nam châm điện thƣờng chế tạo từ dây đồng, đƣợc quấn khung vật liệu cách điện, sau lồng vào mạch từ Hình 4.2: Mạch từ cuộn dây hệ thống tiếp điểm Cuộn dây nam châm điện đƣợc tính tốn cho điện áp đặt vào cuộn dây 110% Ucdđm phát nóng khơng vƣợt q giá trị cho phép cấp cách điện cho trƣớc Cuộn dây nam châm điện chiều thƣờng có đáy hình trụ tròn, chiều cao lớn chiều rộng Cuộn dây nam châm điện xoay chiều có điện trở nhỏ so với điện kháng Dòng điện vào cuộn dây phụ thuộc nhiều vào khe hở khơng khí nắp lõi mạch từ Vì khơng đƣợc phép cho điện áp vào cuộn dây lý nắp khơng đƣợc hút hồn tồn phía lõi Tỷ số điện áp hút (hay dòng điện tác động) điện áp nhả (hay dòng điện nhả) gọi hệ số trở Huỳnh Tấn Đệ Trang 56 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện Hình 4.3: Hệ thống tay đòn Contactor 1.3.2 Ngun lý làm việc: Cơng tắc tơ điện xoay chiều đƣợc dùng nhiều hệ thống điện nói chung, hình dạng chúng đa dạng Thơng dụng loại cơng tắc tơ có mạch từ hình chữ ш, nắp hút thẳng, tiếp điểm dạng bắc cầu Hình 4.4: Contactor thể theo sơ đồ điện Khi cho điện áp vào cuộn dây, nắp mạch từ đƣợc hút thẳng phía lõi tĩnh, có gắn vòng đồng chống rung, làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm tĩnh đƣợc gắn với dẫn, đầu dẫn có vít bất dây điện vào Các lò xo tiếp điểm có tác dụng trì lực ép cần thiết lên tiếp điểm Đồng thời hệ thống tiếp điểm phụ đƣợc đóng vào, mở Lò xo nhả đẩy tồn phần động Contactor lên phía cắt điện vào cuộn dây Tồn đƣợc đặt vỏ nhựa 1.4.Ký hiệu: Hình 4.4: Ký hiệu contactor 1.5 Đánh số: Cuộn dây contactor A1-A2 Huỳnh Tấn Đệ Trang 57 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện Tiếp điểm là: 1-2, 3-4 5-6 Tiếp điểm phụ thƣờng hở 13-14 số cặp tiếp điểm phụ thứ nhất, số tiếp điểm phụ thƣờng mở Tiếp điểm phụ thƣờng đóng 21-22 số đứng trƣớc cặp tiếp điểm phụ thứ 2, số đứng sau tiếp điểm phụ thƣờng đóng Hình 4.5: Cách đánh số contactor Hình 4.6: Hình ảnh số Contactor 1.6.Các chế độ sử dụng contactor 1.6.1 AC1: Qui định giá trị dòng điện qua tiếp điểm contactor, contactor đóng cắt cho tải xoay chiều có cos  0.95 Ví dụ dùng cho lò sƣởi, tải chiếu sáng… Đặc điểm dòng khởi động dòng định mức Khi hở mạch điện áp xuất tiếp điểm khơng lớn điện áp định mức nguồn 1.6.2 AC2: Đƣợc dùng để khởi động, phanh nhấp nhả (plugging), phanh ngƣợc (reverse current braking) cho động khơng đồng roto dây quấn Ví dụ dùng cho máy hạ, thang máy, băng chuyền… Đặc điểm dòng khởi động lớn dòng định mức khoảng 2,5 lần Khi hở mạch điện áp xuất tiếp điểm khơng lớn điện áp định mức nguồn 1.6.3 AC3: Huỳnh Tấn Đệ Trang 58 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện Đƣợc dùng để vận hành cho động khơng đồng roto lồng sóc suốt q trình vận hành thơng thƣờng Ví dụ dùng cho máy bơm, máy nén, máy điều hòa khơng khí, băng chuyền… Đặc điểm dòng khởi động lớn dòng định mức khoảng đến lần Khi hở mạch điện áp xuất tiếp điểm lớn 20% điện áp định mức nguồn 1.6.4 AC4: Đƣợc dùng để khởi động phanh nhấp nhả (plugging), phanh ngƣợc (reverse current braking) cho động khơng đồng roto lồng sóc Ví dụ dùng cho máy hạ, thang máy, băng chuyền… Đặc điểm dòng khởi động lớn dòng định mức khoảng đến lần Điện áp xuất tiếp điểm khơng lớn điện áp định mức nguồn 2.Khởi động từ 2.1 Khái qt Khởi động từ khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng cắt, đảo chiều quay, bảo vệ q tải cho động điện xoay chiều ba pha rotor lồng sóc Cấu tạo khởi động từ gồm cơng tắctơ, rơle nhiệt lắp chung hộp Khởi động từ có cơng tắc tơ gọi khởi động từ đơn Khởi động từ có hai cơng tắc tơ gọi khởi động từ kép Hình 4.7: Hình ảnh khởi động từ đơn 2.2 u cầu bản: - Tiếp điểm có độ bền, chịu mài mòn cao - Khả đóng cắt cao - Thao tác đóng cắt dứt khốt - Tiêu thụ cơng suất - Bảo vệ tin cậy động điện khỏi bị q tải lâu dài - Thỏa mãn điều kiện khởi động động điện khơng đồng rotor lồng sóc (Dòng điện khởi động từ ÷ lần dòng điện đm 2.3.Ngun lý làm việc: 2.3.1 Khởi động từ đơn: Trên hình trình bày sơ đồ ngun lý khởi động từ đơn Các phần tử sơ đồ: ĐC: Động khơng đồng ba pha CC: Cầu chì Huỳnh Tấn Đệ Trang 59 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện K: Contactor RN: Rơle nhiệt ON, OFF: Các nút ấn khởi động dừng Khởi động: Ấn nút ON cuộn dây Contactor có điện, tiếp điểm K mạch động lực đóng lại, động điện đƣợc cấp điện quay Đồng thời tiếp điểm K mạch điều khiển đóng lại trì cho cuộn K khơng ấn nút khởi động Hình 4.7: Hình ảnh khởi động từ đơn Dừng: Ấn nút dừng OFF, cuộn dây Contactor điện, tiếp điểm K mở cắt điện vào cuộn dây, động dừng Các bảo vệ: Bảo vệ q tải: Khi động làm việc bị q tải, kim loại kép rơle nhiệt bị đốt nóng làm cho rơle nhiệt tác động, tiếp điểm thƣờng đóng mở ra, cuộn dây Contactor K điện, động đƣợc cắt khỏi lƣới Bảo vệ khơng: Tiếp điểm trì cơng tắc tơ K mạch điều khiển ngồi nhiệm vụ trì cho cuộn dây Contactor K bỏ tay khỏi nút ấn OFF dùng để bảo vệ “0” Bảo vệ ngắn mạch: Dùng cầu chì CC CB Huỳnh Tấn Đệ Trang 60 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện Hình 4.8: Hình ảnh khởi động từ đơn 2.3.2 Khởi động từ kép: Ở sơ đồ hình dƣới, thực đảo chiều quay động cách đổi thứ tự hai ba pha đặt vào động Khởi động từ kép gồm hai cơng tắc tơ K1 K2 đƣợc nối liên động điện khí Huỳnh Tấn Đệ Trang 61 ĐH Tơn Đức Thắng - Phòng TCCN Bài giảng khí cụ điện Hình 4.9: Hình ảnh khởi động từ khép Liên động đƣợc thực tiếp điểm phụ thƣờng đóng k1 k2 cơng tắc tơ K1 K2 mạch điều khiển đồng thời nút khởi động theo chiều thuận (NT) theo chiều ngƣợc (NN) đƣợc nối liên động với Khi ấn nút KĐT cuộn dây cơng tắc tơ K1 có điện, tiếp điểm K1 mạch động lực đóng lại, động đƣợc cấp điện quay theo chiều thuận đồng thời k1 mở đảm bảo cho cuộn dây cơng tắc tơ K2 khơng thể có điện Q trình quay ngƣợc tƣơng tự ta ấn nút NN Dừng động cho hai chiều nút dừng OFF, bảo vệ q tải rơle nhiệt bảo vệ ngắn mạch dùng cầu chì 2.4.Lựa chọn khởi động từ: Hiện động rotor lồng sóc có cơng suất từ 0,6 ÷ 100Kw đƣợc sử dụng nhiều Để điều khiển vận hành chúng, ngƣời ta thƣờng dùng khởi động từ Do để thuận tiện cho việc lựa chọn, nhà sản xuất thƣờng khơng cho cƣờng độ dòng điện định mức khởi động từ mà cho cơng suất động điện (mà khởi động từ phục vụ) ứng với điện áp khác Đơi cho cơng suất lớn nhỏ động điện mà khởi động từ làm việc đƣợc Khi lựa chọn ta vào cơng suất định mức động cơ, giá trị òng điện định mức chế độ làm việc liên tục hay ngắn hạn, ngắn hạn lặp lại.v.v Điều kiện lựa chọn dòng điện làm việc động qua tiếp điểm khởi động từ khơng nhỏ dòng điện định mức khởi động từ Khi lựa chọn khởi động từ đảo chiều để hãm động điện theo chế độ hãm ngƣợc cơng suất khởi động từ dùng để điều khiển phải lớn 1,5 ÷ lần cơng suất cho trƣớc bảng khởi động từ Huỳnh Tấn Đệ Trang 62