Giáo trình Khí cụ điện và máy điện

+ Thiết bị điện mở máy, điều khiển: Gồm các loại KCĐ như các bộ mở máy, khống chế, điện trở mở máy, công tắc tơ, khởi động từ…Đặc điểm của các thiết bị này là tần số thao tác cao, có thể

Trang 1

a

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình Khí cụ điện và máy điện được biên soạn làm tài liệu học tập cho sinh viên nghành Kỹ thuật điện – Điện tử của trường Cao đẳng công nghiệp Phúc Yên

Nội dung chính trình bày về lý thuyết cơ bản về cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số thiết bị điện thông dụng theo đúng nội dung đề cương chi tiết của chương trình môn học đã ban hành

Toàn bộ giáo trình gồm 8 chương Thời gian dành cho học phần là 2 tín chỉ (27 tiết lý thuyết, 3 tiết bài tập) Trong quá trình biên soạn nhóm tác giả cố gắng nêu vấn

đề thật ngắn gọn dễ hiểu và cơ bản nhất của các nội dung cần thiết trong từng chương Sau mỗi chương đều có các câu hỏi hướng dẫn ôn tập về lý thuyết

Lần đầu biên soạn giáo trình nên không thể tránh những thiếu sót về nội dung

và bố cục, chúng tôi rất mong được sự góp ý về mọi mặt của các bạn đọc để sau này

sẽ có được giáo trình tái bản với chất lượng tốt hơn

Nhóm tác giả

Trang 2

b

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU a MỤC LỤC b

Chương 1 1

LÝ THUYẾT CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN 1

1.1 Khái niệm chung về thiết bị điện 1

1.1.1 Định nghĩa 1

1.1.2 Phân loại 1

1.1.3 Các yêu cầu cơ bản của thiết bị điện 1

1.2 Lực điện động 2

1.2.1 Khái niệm chung 2

1.2.2 Ổn định lực điện động 2

1.3 Sự phát nóng của khí cụ điện (KCĐ) 2

1.4 Tiếp xúc điện 4

1.4.1 Khái niệm 4

1.4.2 Các yêu cầu cơ bản của tiếp xúc điện 4

1.4.3 Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm 4

1.5 Hồ quang điện 5

1.5.2 Quá trình phát sinh và dập hồ quang 5

Câu hỏi ôn tập chương 1 6

Chương 2 7

KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY 7

2.1 Cầu dao 7

2.1.1.Công dụng 7

2.1.2 Cấu tạo 7

2.1.3 Nguyên lý làm việc 7

2.1.5 Các thông số định mức của cầu dao 8

2.2 Công tắc 8

2.2.2 Công tắc đổi nối kiểu hộp 9

2.2.3 Công tắc hành trình 10

2.3 Nút ấn 11

2.3.1 Khái quát và công dụng 11

2.3.2 Cấu tạo và phân loại 11

Chương 3 13

KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ 13

3.1 Cầu chì 13

3.1.3 Kết cấu cầu chì 14

3.2 Áp tô mát 14

3.2.1 Khái quát và yêu cầu kỹ thuật 14

3.2.2 Cấu tạo chung 16

3.3 Công tắc tơ 18

3.3.2 Công tắc tơ kiểu điện từ 19

Trang 3

c

3.4 Khởi động từ 20

3.4.2 Các yêu cầu kỹ thuật 21

3.4.3 Sơ đồ nguyên lý dùng khởi động từ 21

Chương 4 24

MỘT SỐ LOẠI RƠ LE THÔNG DỤNG 24

4.1 Khái quát chung 24

4.1.1 Công dụng 24

4.1.2 Cấu tạo chung 24

4.2 Rơle điện từ 25

4.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của rơ le điện từ 25

4.3 Rơle từ điện 26

4.3.2 Nguyên lý cấu tạo 26

4.4 Rơle cảm ứng 27

4.4.2 Rơ le cảm ứng dòng cực đại 28

4.5 Rơle điện động 29

4.6 Rơle trung gian 30

4.7 Rơ le thời gian 31

4.7.2 Một số loại rơ le thời gian thông dụng 32

4.8 Rơle dòng điện 33

4.8.2 Rơ le dòng điện cực đại điện từ 33

4.9 Rơle điện áp 34

4.10 Rơle nhiệt 35

4.10.2 Rơle nhiệt kiểu kim loại kép 36

4.11 Rơle tốc độ 37

4.11.2 Một số loại Rơ le thông dụng 37

Chương 5 39

MÁY BIẾN ÁP 39

5.1 Khái niện chung 39

5.1.1 Định nghĩa 39

5.1.2 Vai trò và công dụng 39

5.1.3 Các đại lượng định mức 40

5.2 Tổ nối dây và mạch từ của Máy biến áp 40

5.2.1 Cách ký hiệu đầu dây 40

5.2.2 Tổ nối dây 41

5.3 Các quan hệ điện từ trong máy biến áp 43

5.3.1 Các hiện tượng xảy ra khi từ hoá lõi thép của máy biến áp một pha 43

5.3.2 Các hiện tượng xảy ra trong lõi thép máy biến áp ba pha 44

Trang 4

d

5.3.3 Các quan hệ điện từ trong máy biến áp 46

Chương 6 48

MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 48

6.1 Khái niệm 48

6.2 Cấu tạo chung 48

6.3 Nguyên lý làm việc 50

Chương 7 54

MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 54

7.1 Khái niệm 54

7.2 Cấu tạo 55

Chương 8 60

MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 60

8.1 Khái niệm 60

8.2 Cấu tạo chung 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

Trang 5

1

Chương 1

LÝ THUYẾT CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN

Trong chương này chủ yếu cung cấp phần cơ sở lý thuyết về khí cụ điện như một số khái niệm, hiện tượng thường gặp trong khí cụ điện

1.1 Khái niệm chung về thiết bị điện

1.1.1 Định nghĩa

Thiết bị điện hay còn gọi là khí cụ điện (KCĐ) là các loại thiết bị làm nhiệm vụ đóng cắt điều chỉnh, chuyển đổi, khống chế và kiểm tra mọi hoạt động của hệ thống lưới điện và các loại máy điện Ngoài ra thiết bị điện còn được sử dụng để kiểm tra, điều chỉnh và biến đổi đo lường nhiều quá trình không điện khác

+ Thiết bị điện hạn chế dòng điện, điện áp: Chức năng là hạn chế dòng điện, điện áp trong mạch không tăng quá cao khi bị sự cố VD: Kháng điện dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch, van chống sét dùng để hạn chế điện áp

+ Thiết bị điện mở máy, điều khiển: Gồm các loại KCĐ như các bộ mở máy, khống chế, điện trở mở máy, công tắc tơ, khởi động từ…Đặc điểm của các thiết bị này

là tần số thao tác cao, có thể tới 1500 lần/giờ, vì vậy tuổi thọ của nó có thể tới hàng triệu lần đóng cắt

+ Thiết bị điện kiểm tra, theo dõi: Các thiết bị điện này có chức năng kiểm tra, theo dõi sự làm việc của các đối tượng và biến đổi tín hiệu không điện thành tín hiệu điện Các KCĐ này gồm các loại rơle, các bộ cảm biến…Đặc điểm của thiết bị điện này là công suất thấp, thường được nối mạch ở thứ cấp để biến đổi, truyền tín hiệu

+ Thiết bị điện tự động điều chỉnh, khống chế, duy trì chế độ làm việc và các tham số của đối tượng như các bộ ổn định điện áp, ổn định tốc độ, ổn định nhiệt độ…

+ Thiết bị điện biến đổi dòng điện, điện áp gồm máy biến dòng điện, máy biến điện áp Chúng có chức năng biến đổi dòng điện lớn, điện áp cao thành dòng điện và điện áp có trị số thích hợp, an toàn cho việc đo lường, điều khiển, bảo vệ

1.1.2.2 Theo nguyên lý làm việc

Thiết bị điện được chia theo các nhóm với nguyên lý điện cơ, điện từ, từ điện, điện động, nhiệt, có tiếp điểm và không có tiếp điểm

1.1.2.3 Theo tính chất dòng điện

- Thiết bị điện dùng trong mạch một chiều

- Thiết bị điện dùng trong mạch xoay chiều

1.1.2.4 Theo cấp điện áp làm việc

- Thiết bị điện hạ áp (có điện áp đến 1000V)

- Thiết bị điện cao áp (điện áp từ 1000 V trở lên)

1.1.3 Các yêu cầu cơ bản của thiết bị điện

Để đảm bảo an toàn cho thiết bị điện và đảm bảo độ tin cậy của thiết bị điện thì thiết bị điện phải đảm bảo một số yêu cầu sau:

Trang 6

- Thiết bị điện phải đảm bảo làm việc tin cậy, chính xác, an toàn, gọn nhẹ, dễ lắp ráp, kiểm tra và sửa chữa

1.2 Lực điện động

1.2.1 Khái niệm chung

Một vật dẫn đặt trong từ trường, có dòng điện chạy qua sẽ chịu tác dụng của một lực Lực cơ học này có xu hướng làm biến dạng hoặc chuyển dời vật dẫn để từ thông xuyên qua nó là lớn nhất Lực chuyển dời đó là lực điện động (LĐĐ)

Ở trạng thái làm việc bình thường, thiết bị điện được chế tạo để LĐĐ không làm ảnh hưởng gì đến độ bền vững kết cấu Khi ngắn mạch dòng điện tăng lên rất lớn (có lúc lên tới hàng chục lần dòng định mức) do đó LĐĐ sẽ rất lớn, LĐĐ sẽ làm biến dạng, đôi khi còn phá vỡ kết cấu thiết bị điện

Ngoài ra người ta còn nghiên cứu ứng dụng LĐĐ để chế tạo các thiết bị điện như rơ le điện động, cơ cấu đo điện động

1.2.2 Ổn định lực điện động

Ổn định lực điện động là khả năng chịu đựng tác động cơ khí do LĐĐ sinh ra khi ngắn mạch

Để đảm bảo điều kiện cần là: Im > Ixk với:

- Im là dòng điện cho phép lớn nhất của thiết bị

- Ixk là dòng xung kích tính toán khi ngắn mạch ba pha

1.3 Sự phát nóng của khí cụ điện (KCĐ)

Nhiệt lượng sinh ra do dòng điện chạy qua trong cuộn dây hay vật dẫn điện khi thiết bị điện làm việc sẽ gây ra hiện tượng phát nóng Ngoài ra trong các thiết bị điện xoay chiều còn do tổn hao dòng xoáy và từ trễ trong lõi sắt từ cũng sinh ra nhiệt Nếu nhiệt độ phát nóng của thiết bị điện vượt quá trị số cho phép thì thiết bị điện nhanh bị

hư hỏng, vật liệu cách điện nhanh bị gìa hóa, độ bền kim loại bị giảm sút

Nhiệt độ cho phép của các bộ phận thiết bị điện có thể tham khảo trong bảng 1.1 và 1.2

Bảng 1.1 Nhiệt độ cho phép của vật liệu làm khí cụ điện

Trang 7

3

1.3.2 Phân loại

Tùy theo chế độ làm việc khác nhau, mỗi KCĐ sẽ có sự phát nóng khác nhau

- Chế độ làm việc lâu dài của KCĐ

KCĐ làm việc lâu dài, nhiệt độ trong KCĐ bắt đầu tăng và đến nhiệt độ ổn định thì không tăng nữa, lúc này sẽ tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh

- Chế độ làm việc ngắn hạn của KCĐ

Chế độ làm việc ngắn hạn của KCĐ là chế độ khi đóng điện nhiệt độ của nó không đạt tới nhiệt độ ổn định, sau khi phát nóng ngắn hạn, KCĐ được ngắt nhiệt độ của nó sụt xuống mức không so sánh được với môi trường xung quanh

Bảng 1.2 Nhiệt độ cho phép của vật liệu cách điện

Hình 1- 1 Nhiệt độ của KCĐ ở chế độ làm việc dài hạn

Hình 1- 2 Nhiệt độ của KCĐ ở chế độ làm việc ngắn hạn

Trang 8

4

- Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại của KCĐ

Nhiệt độ của KCĐ tăng lên trong khoảng thời gian KCĐ làm việc, nhiệt độ giảm xuống trong khoảng thời gian KCĐ nghỉ, nhiệt độ giảm chưa đạt đến giá trị ban đầu thì KCĐ làm việc lặp lại Sau khoảng thời gian, nhiệt độ tăng lên lớn nhất gần bằng nhiệt độ giảm nhỏ nhất thì KCĐ đạt được chế độ dừng

1.4 Tiếp xúc điện

1.4.1 Khái niệm

Chỗ tiếp giáp giữa hai vật dẫn điện để cho dòng điện chạy từ vật dẫn này sang vật dẫn kia gọi là tiếp xúc điện Bề mặt chỗ tiếp giáp giữa các vật dẫn điện gọi là bề mặt tiếp xúc điện

Tiếp xúc điện chia làm ba dạng chính:

- Tiếp xúc cố định: Các tiếp điểm được nối cố định với các chi tiết dẫn dòng

điện như là: thanh cái, cáp điện, chỗ nối KCĐ vào mạch Trong quá trình sử dụng, cả hai tiếp điểm được gắn chặt vào nhau nhờ các bu lông, hàn nóng hay nguội

- Tiếp xúc đóng mở: Là tiếp xúc để đóng ngắt mchj điện Trong trường hợp này

phát sinh hồ quang điện, cần xác định khoảng cách giữa tiếp điểm tĩnh và động dựa vào dòng điện định mức, điện áp định mức và chế độ làm việc của KCĐ

- Tiếp xúc trượt: Là tiếp xúc ở cố góp và vành trượt, tiếp xúc này cũng dễ phát

sinh hồ quang điện

1.4.2 Các yêu cầu cơ bản của tiếp xúc điện

Tiếp xúc điện là một phần rất quan trọng của KCĐ Trong thời gian hoạt động đóng mở, chỗ tiếp xúc sẽ phát nóng cao, mài mòn lớn do va đập và ma sát, đặc biệt do

sự hoạt động có tính chất hủy hoại của hồ quang Vì vậy tiếp xúc điện cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- Nơi tiếp xúc điện phải chắc chắn, đảm bảo

- Nơi tiếp xúc phải có độ bền cơ khí cao

- Không phát nóng quá giá trị cho phép đối với dòng điện định mức

- Ổn định nhiệt và lực điện động khi có dòng ngắn mạch cực đại đi qua

- Chịu được tác dụng của môi trường xung quanh, nhiệt độ cao ít bị oxi hóa

1.4.3 Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm

Tại chỗ tiếp xúc bao giờ cũng có điện trở tiếp xúc (Rtx) Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm ảnh hưởng đến chất lượng của KCĐ, Rtx lớn làm cho tiếp điểm phát nóng Nếu phát nóng quá mức cho phép thì tiếp điểm sẽ bị nóng chảy thậm chí bị hàn dính

Hình 1- 3 Nhiệt độ của KCĐ ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại

Trang 9

5

Trong các tiếp điểm KCĐ mong muốn Rtx có giá trị càng nhỏ càng tốt nhưng do thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến Rtx nên không thể giảm Rtx cực nhỏ như mong muốn Các yếu tố chính sau ảnh hưởng đến Rtx

- Vật liệu làm tiếp điểm: Vật liệu mềm tiếp xúc tốt

- Kim loại làm tiếp diểm không bị oxy hóa: Đồng, thép được dùng làm tiếp điểm cố định Ngoài ra các tiếp điểm còn được làm bằng bạc, bạch kim, Vonfram, niken, có thể là vàng

- Lực ép tiếp điểm càng lớn thì sẽ tạo nên nhiều tiếp điểm tiếp xúc

- Nhiệt độ tiếp điểm càng cao thì điện trở tiếp xúc càng lớn

Hồ quang điện được dùng để hàn, luyện thép.v.v.trong những trường hợp này

hồ quang điện có ích, nên được duy trì cháy ổn định

Tuy nhiên trong KCĐ như: cầu dao, cầu dao, cầu chì, rơle, công tắc v.v khi đóng hay ngắt mạch điện, hồ quang phát sinh trên tiếp điểm lại có hại Nếu hồ quang cháy lâu, KCĐ và hệ thống điện sẽ hư hỏng do đó cần phải có các biện pháp nhanh chóng dập tắt hồ quang

1.5.2 Quá trình phát sinh và dập hồ quang

1.5.2.1 Quá trình phát sinh hồ quang điện

Quá trình phát sinh hồ quang bản chất là quá trình ion hóa

Ở điều kiện bình thường, môi trường khí gồm các phần tử trung hòa nên nó không dẫn điện Nếu các phần tử trung hòa đó bị phân tích thành các điện tử tự do, các ion dương, ion âm thì nó trở thành dẫn điện Quá trình tạo ra các điện tử tự do và các ion trong chất khí được gọi là quá trình ion hóa Quá trình này có thể xảy ra dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, điện trường, va đập…

Ở các tiếp điểm của KCĐ đóng cắt, trong quá trình cắt, tiếp điểm động rời khỏi tiếp điểm tĩnh làm điện trở tiếp xúc tăng, tổn hao lớn, nhiệt độ tiếp điểm cao, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phát xạ nhiệt điện tử (đây là quá trình xảy ra khi nhiệt độ catot cao, các điện tử tự do trong điện cực có động năng lớn, có thể thoát ra khỏi bề mặt kim loại, tạo nên dòng điện trong chất khí)

Tại thời điểm hai tiếp điểm mới tách nhau ra, cường độ điện trường giữa chúng khá lớn, thuận lợi cho việc tự phát xạ điện tử càng lớn khi nhiệt độ điện cực cao và điện trường đặt lên nó lớn phát ra hồ quang điện

1.5.2.2 Các phương pháp dập hồ quang

Yêu cầu hồ quang phải được dập tắt trong khu vực hạn chế với thời gian ngắn nhất, tốc độ mở tiếp điểm phải lớn mà không làm hư hỏng các bộ phận của KCĐ Đồng thời năng lượng hồ quang phải đạt đến giá trị nhỏ nhất, điện trở hồ quang phải tăng nhanh và việc dập tắt cũng không được kéo dài theo quá điện áp nguy hiểm, tiếng kêu phải nhỏ và ánh sáng không quá lớn

Để dập tắt hồ quang ta dùng những biện pháp tăng cường quá trình phản ion ở khu vực hồ quang (Quá trình phản ion là quá trình ngược lại với quá trình ion hóa, tức

là quá trình suy giảm số lượng ion trong vùng hồ quang

Trang 10

6

Trong hồ quang điện, tồn tại song song hai quá trình ion hóa và phản ion Nếu quá trình ion hóa lớn hơn quá trình phản ion, hồ quang sẽ phát sinh và phát triển mạnh, dòng điện hồ quang sẽ tăng Nếu quá trình ion hóa cân bằng với quá trình phản ion, dòng điện hồ quang không tăng và hồ quang cháy ổn định Nếu quá trình ion hóa bé hơn quá trình phản ion thì dòng điện hồ quang sẽ suy giảm và hồ quang sẽ tắt) đó là:

- Tăng độ dài hồ quang

- Dùng từ trường để tạo lực thổi hồ quang chuyển động nhanh

- Dùng dòng khí hay dầu để thổi dập tắt hồ quang

- Dùng khe hở hẹp để hồ quang cọ sát vào vách của khe hẹp này

- Tạo thành chân không ở khu vực hồ quang

- Chia hồ quang thành nhiều hồ quang ngắn nhờ vách ngăn

- Cho hồ quang tiếp xúc với một chất cách điện làm nguội

Theo nguyên tắc dập hồ quang có các loại:

- Kéo dài hồ quang

- Hồ quang tự sinh năng lượng để dập tắt dùng năng lượng ngoài để dập tắt

- Dùng tiếp điểm bắc cầu: Áp dụng trong hệ thống công tắc tơ, phân chia hồ quang làm 2 đoạn và nhờ lực đẩy hồ quang về hai phía

Câu hỏi ôn tập chương 1

Câu 1 Nêu khái niệm, phân loại và các yêu cầu của KCĐ

Câu 2 Nêu khái niệm lực điện động

Câu 3 Trình bày các chế độ phát nóng của KCĐ

Câu 4 Nêu khái niệm, phân loại tiếp xúc điện

Câu 5 Nêu nguyên nhân phát sinh hồ quang điện và nguyên tắc dập hồ quang

Trang 11

7

Chương 2 KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY

Chương này giúp sinh viên biết được công dụng, cách phân loại, ký hiệu của một số khí cụ điện điều khiển bằng tay thông dụng như: cầu dao, công tắc, nút ấn Đồng thời hình thành thái độ yêu nghề, sự tỷ mỉ của sinh viên

2.1 Cầu dao

2.1.1.Công dụng

Cầu dao là một loại KCĐ dùng để đóng ngắt dòng điện bằng tay đơn giản nhất được sử dụng trong các mạch điện có điện áp nguồn cung cấp đến 220V điện một chiều và 380V điện xoay chiều

Cầu dao thường để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ với tần số đóng cắt thấp Nếu điện áp cao hơn hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao chỉ làm nhiệm vụ đóng cắt không tải Vì trong trường hợp này khi ngắt mạch hồ quang sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xúc sẽ bị phá hủy trong một thời gian rất ngắn và khơi mào cho việc hồ quang giữa các pha; từ đó vật liệu cách điện sẽ bị hỏng, nguy hiểm cho thiết bị

và người thao tác

2.1.2 Cấu tạo

Phần chính của cầu dao là lưỡi dao (tiếp điểm động) và hệ thống kẹp lưỡi (tiếp xúc tĩnh) được làm bằng hợp kim của đồng, ngoài ra bộ phận nối dây cũng làm bằng hợp kim đồng

2.1.3 Nguyên lý làm việc

Khi thao tác trên cầu dao, nhờ vào lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi, mạch điện được đóng ngắt Trong quá trình ngắt mạch, cầu dao thường xảy ra hồ quang điện tại đầu lưỡi dao và điểm tiếp xúc trên hệ thống kẹp lưỡi Người sử dụng cần phải kéo lưỡi dao ra khỏi kẹp nhanh và dứt khoát để dập tắt hồ quang

Do tốc độ kéo bằng tay không thể nhanh được nên người ta làm thêm lưỡi dao phụ Lúc dẫn điện thì lưỡi dao phụ cùng lưỡi dao chính được kẹp trong ngàm

Khi ngắt điện, tay kéo lưỡi dao chính trước, lò xo được kéo căng ra và tới một mức nào đó sẽ bật nhanh kéo lưỡi dao phụ ra khỏi ngàm một cách nhanh chóng Do đó, hồ quang được kéo dài nhanh và hồ quang bị dập tắt trong thời gian ngắn

Hình 2 - 2 Nguyên lý cấu tạo cầu dao có lưỡi dao phụ

1 Lưỡi dao chính (tiếp điểm)

2 Tiếp xúc tĩnh (ngàm)

3 Lưỡi dao phụ

4 Lò xo bật nhanh

Hình 2 - 1 Hình ảnh cầu dao

Trang 12

8

- Theo kết cấu người ta chia cầu dao làm các loại: 1 cực, 2 cực, 3 cực và 4 cực Người ta cũng chia cầu dao ra loại có tay nắm ở giữa hay tay nắm ở bên Ngoài ra có cầu dao một ngả và cầu dao hai ngả

- Theo điện áp định mức: 250V và 500 V

- Theo dòng điện định mức: 15, 25, 30, 40, 60, 75, 100, 200, 350, 600, 1000 A

- Theo vật liệu cách điện có các loại đế sứ, đế nhựa, đế đá

- Theo điều kiện bảo vệ có loại không có hộp, loại có hộp che chắn (nắp nhựa, nắp gang, nắp sắt…)

- Theo yêu cầu sử dụng, người ta chế tạo cầu dao có cầu chì bảo vệ và loại, không có cầu chì bảo vệ

Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ

Ký hiệu cầu dao có cầu chì bảo vệ

2.1.5 Các thông số định mức của cầu dao

Chọn cầu dao theo dòng điện định mức và điện áp định mức

Iđm = Itt (dòng điện tính toán của mạch điện)

Uđm = Unguồn (điện áp nguồn của lưới điện sử dụng)

Ngoài ra người ta còn chọn số cực (số lưỡi dao chính)

Công tắc hộp làm việc chắc chắn hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn vì thao tác ngắt nhanh và dứt khoát hơn cầu dao

Hình 2 - 3 Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ

Hình 2 - 4 Ký hiệu cầu dao có cầu chì bảo vệ

Trang 13

- Công tắc chuyển mạch (công tắc xoay, công tắc đảo, công tắc vạn năng), dùng

để đóng ngắt, chuyển đổi mạch điện , đổi nối sao tam giác cho động cơ

- Công tắc hành trình là loại công tắc được áp dụng trong các máy cắt gọt kim loại để điều khiển tự động quá trình làm việc của mạch điện

2.2.2 Công tắc đổi nối kiểu hộp

2.2.2.1 Khái niệm, công dụng

Công tắc đổi nối kiều hộp (công tắc hộp) là loại KCĐ đóng ngắt dòng điện bằng tay kiểu hộp, dùng để đóng, ngắt, đổi nối không thường xuyên mạch điện có dòng điện đến 400A, điện áp 220V một chiều và 380V xoay chiều)

Công tắc đổi nối kiểu hộp thường dùng làm cầu dao tổng cho các máy công cụ, dùng làm đầu nối, khống chế trong các mạch điện tự động Nó cũng được dùng để mở máy, đảo chiều quay hoặc đổi nối dây quấn stato động cơ từ sao sang tam giác

2.2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc như hình 2-7

Trang 14

10

Khi xoay núm, nhờ hệ thống lò xo xoắn lại sẽ làm xoay trục, chém vào các tiếp điểm tĩnh Lực ép tiếp điểm ở đây nhờ lực đàn hồi của má tiếp điểm động Mỗi pha được ngăn cách với nhau bởi tấm cách điện 6 Các tấm cách điện 3 được làm bằng vật liệu cách điện, mục đích làm cho các tiếp điểm chuyển động dễ dàng

Hình 2 - 7 Nguyên lý cấu tạo công tắc đổi nối kiểu hộp

Trang 15

11

2.2.3.1 Công dụng, phân loại

Công tắc hành trình dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch điện điều khiển trong truyền động điện tự động theo tín hiệu “hành trình” ở các cơ cấu chuyển động cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt mạch điện ở cuối hành trình để đảm bảo an toàn

Tùy theo cấu tạo công tắc hành trình có thể chia thành: kiểu ấn, kiểu trụ,

kiểu quay

2.2.3.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc công tắc hành trình kiểu đòn

Khi cần có động tác chuyển đổi chắc chắn trong điều kiện hành trình dài, người

ta dùng công tắc hành trình kiểu đòn Công tắc này có thể đóng ngắt dòng điện một chiều 6A, điện áp 220V

Trên hình 2- 8 biểu diễn vị trí đóng của các tiếp điểm 7,8 Then khóa 6 có tác dụng định vị giữ chặt tiếp điểm ở vị trí đóng Khi máy công tác tác động lên con lăn 1, đòn 2 sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ, con lăn 12 nhờ lò xo 14 sẽ làm cho đĩa 11 quay đi, cặp tiếp điểm 7,8 mở ra, cặp tiếp điểm 9,10 đóng lại

Lò xo 5 sẽ kéo đòn 2 về vị trí ban đầu khi không có lực tác dụng lên 1 nữa

2.3 Nút ấn

2.3.1 Khái quát và công dụng

Nút ấn còn gọi là nút điều khiển là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau; các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ …Ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V

và mạch điện xoay chiều điện áp 500V, tần số 50HZ; 60HZ, nút ấn thông dụng để khởi động, đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng

và ngắt các cuôn dây của nối với động cơ

Nút ấn thường được đặt trên bảng điều khiển, ở

tủ điện, trên hộp nút nhấn Nút ấn thường được

nghiên cứu, chếâ tạo làm việc trong môi trường

không ẩm ướt, không có hơi hóa chất và bụi bẩn

Nút ấn có thể bền tới 1.000.000 lần đóng không

tải và 200.000 lần đóng ngắt có tải Khi thao tác nhấn

nút cần phải dứt khoát để mở hoặc đóng mạch điện

2.3.2 Cấu tạo và phân loại

- Cấu tạo:

Nút ấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường hở – thường đóng và

vỏ bảo vệ Khi tác động vào nút ấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái; khi không còn tác động, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu

- Phân loại

Nút ấn được phân loại theo các yếu tố sau:

- Phân loại theo chức năng trạng thái hoạt động của nút ấn, có các loại:

+ Nút ấn đơn: Mỗi nút nhấn chỉ có một trạng thái (ON hoặc OFF)

+ Nút ấn kép : Mỗi nút ấn có hai trạng thái ON hoặc OFF

ON

OFF

Tiếp điểm

thường đóng Tiếp điểm thường hở Tiếp điểm thường hở liên kết với tiếp điểm thường đóng

Hình 2 - 10 Ký hiệu nút ấn đơn Hình 2 - 11 Ký hiệu nút ấn kép

Trang 16

Câu 1: Hãy trình bày công dụng, cách phân loại cầu dao và nêu nguyên lý làm việc của cầu dao có lưỡi dao phụ

Câu 2: Hãy trình bày công dụng, cách phân loại công tắc

Câu 3: Hãy trình bày công dụng, cách phân loại nút ấn

Trang 17

13

Chương 3 KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ

Ở chương này sinh viên được trang bị kiến thức về chức năng, cách phân loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số KCĐ điều khiển và bảo vệ như cầu chì, áp tô mát, công tắc tơ, khởi động từ Đồng thời hình thành khả năng tư duy của SV khi phân tích nguyên lý cấu tạo cũng như nguyên lý làm việc của KCĐ

3.1.1.2 Phân lọai cầu chì

- Phân loại theo hình thức sử dụng:

- Cầu chì bảo vệ quá tải (theo tiêu chuẩn IEC, cầu chì bảo vệ quá tải được kí

hiệu bằng chữ g đầu): chỉ cầu chì thông dụng có thể dẫn dòng điện từ tối thiếu đến giá

trị định mức và có thể cắt dòng điện từ giá trị cắt tối thiểu và tới khả năng cắt định mức của chúng

- Cầu chì dự phòng (theo tiêu chuẩn IEC cầu chì dự phòng được ký hiệu bằng chữ a đầu): chúng có thể dẫn dòng tới dòng điện định mức và chỉ có thể cắt khi dòng điện quá tải nặng nề hoặc ngắn mạch

- Ngoài ra các cầu chì còn được phân loại theo thiết bị được nó bảo vệ:

+ bảo vệ cho cáp và đường dây- L + bảo vệ động cơ, máy cắt- M + bảo vệ linh kiện bán dẫn- R + bảo vệ máy biến áp- Tr

Ví dụ:- Cầu chì gL là cầu chì bảo vệ quá tải cho đường dây

- Cầu chì aM là cầu chì dự phòng bảo vệ ngắn mạch cho động cơ hoặc máy biến

áp

- Phân loại theo cấu tạo có cầu chì loại hở; cầu chì loại vặn; loại hộp; loại kín trong

ống

Khi làm việc dây chảy của cầu chì được mắc nối tiếp với thiết bị cần được bảo

vệ Tổn thất công suất trên điện trở của cầu chì theo hiệu ứng jun là w = i2Rt , khi có

quá tải hay ngắn mạch, nhiệt lượng sinh ra tại dây chảy đủ làm tăng nhiệt độ của dây

a Cầu chì ống sứ b Cầu chì hộp ba pha c Cầu chì 10A – 220V Hình 3 - 1 Hình ảnh một số loại cầu chì

Trang 18

Hình 3 - 2 Đường đặc tính Ampe – giây

1- Đường đặc tính Ampe giây của cầu chì không bảo

Trong vùng dòng điện quá tải thấp (vùng A), sự phát nóng của cầu chì diễn ra chậm và phần lớn nhiệt lượng đều tỏa ra môi trường bên ngoài đối tượng không được bảo vệ Trong vùng quá tải lớn, cầu chì bảo vệ được đối tượng Giá trị dòng điện giới hạn mà cầu chì có thể chảy gọi là dòng điện giới hạn Igh

Để bảo vệ được đối tượng thì đặc tính amper-giây của cầu chì phải thấp hơn của đối tượng đường (3)

Đôi khi CB cũng được dùng để đóng, cắt không thường xuyên các mạch điện ở chế độ bình thường

Trang 19

15

Theo kết cấu, người ta chia áp tô mát ra làm ba loại: một cực, hai cực và ba cực Theo thời gian thao tác, người ta chia áp tô mát ra thành 2 loại: tác động không tức thời và tác động tức thời (nhanh)

Theo công dụng bảo vệ, người ta chia áp tô mát thành các loại: áp tô mát dòng cực đại, áp tô mát điện áp thấp, áp tô mát chống giật, áp tô mát đa năng…

3.2.1.2 Yêu cầu kỹ thuật

- Chế độ làm việc ở định mức của CB phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số dòng điện định mức chạy qua CB lâu bao nhiêu cũng được Mặt khác, mạch dòng điện của CB phải chịu được dòng điện lớn (khi ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của

nó đã đóng hay đang đóng

- CB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể đến vài chục kA Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, CB phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức

- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong CB

- Để thực hiện yêu cầu thao tác bảo vệ có chọn lọc, CB cần phải có khả năng

điều chỉnh trị số dòng điện tác động và thời gian tác động

b Áp tô mát dùng trong công nghiệp

Trang 20

3.2.2.3 Cơ cấu truyền động cắt CB

Cơ cấu truyền động đóng cắt của CB gồm truyền động đóng cắt và khâu truyền động trung gian

- Truyền động cắt CB thường có hai cách : bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động cơ điện)

Điều khiển bằng tay được thực hiện với các CB có dòng điện định mức không lớn hơn 600A Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các CB có dòng điện lớn hơn (đến 1000A)

Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta dùng một tay dài phụ theo nguyên lý đòn bẩy Ngoài ra còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc khí nén

- Khâu truyền động trung gian dùng phổ biến nhất trong áp tô mát là cơ cấu tự

do trượt khớp Hình 3 -5 trình bày một khâu truyền động trung gian của CB có cơ cấu điều khiển bằng nam châm điện

Hình 3 – 4: Cấu tạo Áp tô mát xoay chiều

1 – Hệ thống dập hồ quang; 2 – Các tiếp điểm dập hồ quang;

3, 5 – Các tiếp điểm làm việc; 4 – Tiếp điểm trung gian

Hình 3 – 5: Cấu tạo cơ cấu điều

khiển bằng nam châm điện

1 – Giá đỡ; 2,6 – Tay đòn; 3 – Các tấm cách điện; 4 – Nam châm điện; 5 – Phần ứng;

O, O1, O 2: Các điểm nối

Trang 21

17

Khi bình thường (khơng cĩ sự cố), các tay địn 2,6 được nối cứng vì tâm O nằm thấp dưới đường nối hai điểm O1 , O2 Giá đỡ 1làm cho hai địn này khơng tự gập lại được Ta nĩi điểm O ở vị trí chết

Khi cĩ sự cố, phần ứng 5 của nam châm điện 4 bị hút dập vào hệ thống tay địn làm cho điểm O thốt khỏi vị trí chết Điểm O cao hơn đường nối hai điểm O1 , O2 Lúc này hai tay địn khơng được nối cứng nữa, các tiếp điểm sẽ nhanh chĩng mở rad]ới tác dụng của lị xo kéo tiếp điểm

Muốn đĩng lại CB, ta phải kéo tay cầm 3 xuống phía dưới để cho hai tay địn duỗi thẳng ra, sau đĩ mới đĩng vào được

lị xo, ta cĩ thể điều chỉnh được trị số dịng điện tác động

Để giữ thời gian trong bảo vệ quá tải kiểu điện từ, người ta thêm một cơ cấugiữ

thời gian (ví dụ bánh xe răng như trong cơ cấu đồng hồ)

Mĩc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn cả, cĩ kết cấu tương tự như rơle nhiệt cĩ phần

tử phát nĩng đấu nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép dãn nở làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của CB khi cĩ quá tải Kiểu này cĩ thiếu sĩt là quán tính nhiệt lớn nên khơng ngắt nhanh được dịng điện tăng vọt khi cĩ ngắn mạch, do đĩ chỉ bảo vệ được dịng điện quá tải

Vì vậy người ta thường sử dụng tổng hợp cả mĩc kiểu điện từ và mĩc kiểu rơle nhiệt trong một CB Lọai này được dùng ở CB cĩ dịng điện định mức đến 600A

+ Mĩc bảo vệ sụt áp (cịn gọi là bảo vệ điệân áp thấp) cũng thường dùng kiểu điện từ Cuộn dây mắc song song với mạch điện chính, cuộn dây này được quấn ít vịng với dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn

3.2.3.1 Áp tơ mát dịng cực đại

Sơ đồ nguyên lý như hình 3- 6

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ liên kết giữa tay địn 2 và 3 cùng một cụm với tiếp điểm động

Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút

Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc liên kết giữa tay địn 2 và 3 được mở ra, thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt

Nguồn

Tải

Cuộn dây bảo vệ

Trang 22

18

3.2.3.2 Áp tơ mát điện áp thấp

Sơ đồ nguyên lý như trên hình 3 - 7

Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 6 và phần ứng

5 hút lại với nhau Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 6 sẽ nhả phần ứng 5, lò xo 4 kéo tay địn 3 bật lên, tay địn 2 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt

3.3.1.2 Phân loại

Theo nguyên lý truyền động người ta phân ra các loại cơng tắc tơ đĩng ngắt

bằng điện từ, bằng thủy lực, bằng khí nén và loại cơng tắc tơ khơng tiếp điểm

Theo dạng dịng điện đĩng cắt cĩ loại cơng tắc tơ một chiều và cơng tăc tơ xoay

chiều

Cuộn dây bảo vệ sụt

Hình 3 – 7: Nguyên lý cấu tạo áp tơ mát điện áp thấp

1, 4 – Lị xo hồi vị; 2,3 – Tay địn; 5 – Phần ứng; 6 – Nam châm điện;

Trang 23

19

3.3.1.3 Các tham số chủ yếu của công tắc tơ:

- Điện áp định mức Uđm là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính của công tắc tơ phải đóng ngắt Điện áp định mức có các cấp: 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều

- Dòng điện định mức Iđm là dòng điện định mức đi qua tiếp điểm chính của công tắc tơ trong chế độ làm việc dài hạn (nghĩa là khi tiếp điểm của công tắc tơ ở trạng thái đóng lâu hơn 8 giờ thì dòng điện định mức của công tắc tơ lấy thấp hơn khoảng 20%) Dòng điện định mức của công tắc tơ hạ áp thông dụng có các cấp: 10; 20; 25; 40; 60; 75; 100; 150; 250; 300; 600; 800 A

- Điện áp cuộn dây Ucd đm là điện áp định mức đặt vào cuộn dây Khi tính toán, thiết kế công tắc tơ thường phải đảm bảo lúc điện áp bằng 85% Ucd đm thì phải đủ sức hút và lúc điện áp bằng 110% Ucd đm thì cuộn dây không nóng quá trị số cho phép

Ngoài ra, công tắc tơ còn có các tham số như số cực, số cặp tiếp điểm phụ, khả năng đóng, khả năng ngắt, tuổi thọ, tần số thao tác, tính ổn định nhiệt, tính ổn định điện động

3.3.2 Công tắc tơ kiểu điện từ

3.3.2.1 Cấu tạo và ký hiệu

Công tắc tơ (CTT) xoay chiều kiểu điện từ có nguyên lý cấu tạo như hình 3- 9, gồm các bộ phận chính như sau:

- Lõi thép tĩnh (1): được cấu tạo bởi các lá thép kỹ thuật điện (có hình chữ E) ghép lại với nhau và được gắn cố định với thân (vỏ) của CTT

- Lõi thép động (2): có cấu tạo tương tự như lõi thép tĩnh và nằm ở phần nắp của CTT

- Các cặp tiếp điểm chính (3): là các cặp tiếp điểm thường mở, có nhiệm vụ cho dòng điện của phụ tải chạy qua (thường là dòng điện có trị số lớn)

Hình 3 – 9: Nguyên lý cấu tạo CTT kiểu điện từ

Trang 24

20

- Các cặp tiếp điểm phụ (4): có hai loại là thường mở và thường đóng, có nhiệm

vụ cho dòng điện của mạch điều khiển chạy qua (thường là dòng điện có trị số nhỏ)

- Cánh tay đòn (5): được gắn với lõi thép động trên đó có gắn hệ thống các tiếp điểm động

- Lò so hồi vị (6): có nhiệm vụ đưa lõi thép về vị trí ban đầu khi cuộn dây điện

Khi đặt vào hai đầu cuộn hút một điện áp xoay chiều có trị số định mức Dòng điện xoay chiều trong cuộn hút sẽ sinh ra một từ thông móc vòng qua cả hai lõi thép và khép kín mạch từ Chiều và trị số của từ thông sẽ biến thiên theo chiều và trị số của dòng điện sinh ra nó, nhưng xét tại một thời điểm nhất định thì từ thông đi qua bề mặt tiếp xúc của hai lõi thép là cùng chiều nên sẽ tạo thành ở 2 bề mặt này hai cực trái dấu của nam châm điện N-S (cực nào có chiều từ thông đi vào là cực Nam còn cực nào có chiều từ thông đi ra là cực Bắc)

Kết quả là lõi thép động sẽ bị hút về phĩa lõi thép tĩnh và kéo theo tay đòn (5), làm cho các tiếp điểm chính (3) và tiếp điểm phụ (4) đang ở trạng thái mở sẽ đóng lại, tiếp phụ (4) còn lại đang ở trạng thái đóng sẽ mở ra

Khi cắt điện vào cuộn hút, lò xo hồi vị (6) sẽ đẩy lõi thép động (2) về vị trí ban đầu

3.4 Khởi động từ

Khởi động từ (KĐT) là một loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng–ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải (nếu có lắp thêm rơle nhiệt) các động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc

Khởi động từ có một CTT gọi là khởi động từ đơn thường để đóng- ngắt động

cơ điện Khởi động từ có hai contactor gọi là khởi động từ kép dùng để thay đổi chiều quay của động cơ gọi là khởi động từ đảo chiều Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắp thêm cầu chì

Khởi động từ được cấu tạo từ hai khí cụ điện: công tắc tơ xoay chiều và rơle nhiệt nên kết cấu khởi động từ rất đa dạng và phong phú

Khởi động từ thường được phân chia theo:

a Cuộn dây điện từ K Hoặc

K

c.Tiếp điểm thường đóng Hoặc

Hình 3 – 10: Ký hiệu một số bộ phận chính của CTT

Trang 25

21

- Điện áp định mức của cuộn dây hút: 36V, 127V, 220V, 380V, 500V

- Kết cấu bảo vệ chống các tác động bởi môi trường xung quanh: hở, bảo vệ, chống bụi, nước, nổ…

- Khả năng làm biến đổi chiều quay động cơ điện: không đảo chiều quay và đảo chiều quay

- Số lượng và loại tiếp điểm: thường mở, thường đóng

3.4.2 Các yêu cầu kỹ thuật

Động cơ điện không đồng bộ ba pha có thể làm việc liên tục được hay không tuỳ thuộc vào mức độ tin cậy của khởi động từ Do đó khởi động từ cần phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Tiếp điểm có độ bền chịu mài mòn cao

- Khả năng đóng – cắt cao

- Thao tác đóng – cắt dứt khoát

- Tiêu thụ công suất ít nhất

- Bảo vệ động cơ không bị quá tải lâu dài (có rơle nhiệt)

- Thỏa điều kiện khởi động (dòng điện khởi động từ 5 đến 7 lần dòng điện định mức)

3.4.3 Sơ đồ nguyên lý dùng khởi động từ

3.4.3.1 Khởi động từ đơn điều khiển tại một vị trí như hình 3 -12

Đóng áp tô mát CB cấp điện cho mạch điều khiển

Để mở máy động cơ M nhấn nút khởi động M trên mạch điều khiển, cuộn dây công tắc tơ (CTT) K có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại; làm đóng các tiếp điểm chính ở mạch động lực để khởi động động cơ và đóng tiếp đểm phụ thường mở ở mạch điều khiển để duy trì mạch điều khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động

Khi nhấn nút dừng D, khởi động từ bị ngắt điện, dưới tác dụng của lực lò xo nén làm phần lõi từ di động trở về vị trí ban đầu; các tiếp điểm trở về trạng thái thường

Trang 26

RN Hình 3 – 12: Sơ đồ nguyên lý mạch điện KĐT đơn

điều khiển tại một vị trí

M Động cơ không đồng bộ ba pha; K Các bộ phận chính của CTT; R Các bộ phận chính của rơ le nhiệt; CB Áp tô mát;

C Cầu chì; D Nút ấn OFF; M nút ấn ON

3.4.3.2 Khởi động từ kép đảo chiều trực tiếp như hình 3 - 10

Đóng áp tô mát CB cấp điện cho mạch điều khiển

Để mở máy và điều khiển động cơ quay theo chiều thuận (T), nhấn nút nhấn

MT, cuộn dây CTT thuận KT có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại; làm đóng các tiếp điểm chính KT ở mạch động lực để khởi động động cơ quay theo chiều thuận và đóng tiếp điểm phụ thường mở KT để duy trì mạch điều khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động MT

Hình 3 – 13: Sơ đồ nguyên lý mạch điện KĐT kép điều

khiển động cơ đảo chiều quay trực tiếp

M Động cơ không đồng bộ ba pha; KT Các bộ phận chính của CTT thuận;KN Các bộ phận chính của CTT ngược; RN Các bộ phận chính của

rơ le nhiệt; CB Áp tô mát; CC Cầu chì; DN Nút dừng ngược; DT Nút dừng thuận; MN nút ấn mở ngược; MT nút ấn mở thuận; D Nút ấn OFF

Khi nhấn nút dừng D, khởi động từ N (hoặc T) bị ngắt điện, động cơ dừng hoạt động

Trang 27

Câu 1 Hãy trình bày khái niệm và nguyên lý làm việc của cầu chì

Câu 2 Hãy trình bày khái niệm và cấu tạo chung của áp tô mát

Câu 3 Vẽ sơ đồ nguyên lý và trình bày nguyên lý làm việc của áp tô mát dòng cực đại Câu 4 Vẽ sơ đồ nguyên lý và trình bày nguyên lý làm việc của áp tô mát điện áp thấp Câu 5 Nêu công dụng và cách phân loại công tắc tơ

Câu 6 Vẽ sơ đồ nguyên lý cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của công tắc tơ kiểu điện từ

Câu 7 Vẽ sơ đồ nguyên lý và trình bày nguyên lý làm việc của mạch khởi động từ đơn điều khiển tại một vị trí

Câu 8 Vẽ sơ đồ nguyên lý và trình bày nguyên lý làm việc của mạch khởi động từ kép điều khiển trực tiếp

Trang 28

24

Chương 4 MỘT SỐ LOẠI RƠ LE THÔNG DỤNG

Sau khi học xong chương này SV có thể biết công dụng, cấu tạo chung, cách phân loại Rơle Đồng thời có thể phân tích được nguyên lý tác động của một số loại rơle thông dụng như rơ le dòng điện, rơ le điện áp, rơ le nhiệt, rơ le thời gian, rơ le trung gian, rơle tốc độ

4.1 Khái quát chung

4.1.1 Công dụng

Rơle là loại KCĐ tự động mà đặc tính “vào – ra” có tính chất sau: Tín hiệu đầu

ra thay đổi nhảy cấp (đột ngột) khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định

Rơ le được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực tự động điều khiển, truyền động điện, bảo vệ mạng lưới điện, thông tin liên lạc

4.1.2 Cấu tạo chung

Rơ le thường gồm các bộ phận chính có chức năng khác nhau như sau:

- Bộ phận thu: Tiếp nhận những đại lượng vào và biến đổi thành những đại

lượng vật lý cần thiết cho rơle hoạt động

- Bộ phận trung gian: So sánh những đại lượng đã được biến đổi với đại lượng

mẫu (chuẩn) Theo kết quả so sánh, nếu đạt giá trị tác động thì truyền tín hiệu đến bộ phận chấp hành

- Bộ phận chấp hành: Phát tín hiệu ra cho mạch điều khiển nối sau rơ le

Cùng với sự phát triển và tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công nghệ vật liệu và công nghệ chế tạo, rơ le được nghiên cứu và chế tạo ra gồm rất nhiều chủng loại, hoạt động theo các nguyên lý khác nhau, có các thông số, đặc tính kỹ thuật và lĩnh vực sử dụng khác nhau

4.1.3.1 Theo nguyên lý hoạt động của bộ phận thu rơ le được chia ra các loại:

- Rơle điện từ: Dựa trên tác dụng lực của từ trường do dòng điện chảy trong cuộn dây sinh ra lên phần ứng (nắp) bằng vật liệu sắt từ làm nắp dịch chuyển

- Rơle từ điện: Dựa trên tác dụng lực của từ trường do nam châm vĩnh cửu tạo

ra, tác dụng lên dòng điện chảy trong cuộn dây làm cuộn dây dịch chuyển

- Rơle phân cực: Rơ le điện từ có thêm từ trường phân cực do nam châm vĩnh cửu tạo ra Vị trí của nắp từ phụ thuộc vào cực tính của tín hiệu đưa vào rơle (nên còn gọi là rơle cực tính)

- Rơle điện động: Dựa trên tác dụng tương hỗ giữa từ trường do dòng điện chảy trong cuộn dây sinh ra với dòng điện chảy trong cuộn dây khác làm cuộn dây này dịch chuyển

- Rơle cảm ứng; Trên cơ sở của tác dụng tương hỗ giữa từ trường của cuộn dây đứng yên với dòng điện cảm ứng trong phần động, làm phần động dịch chuyển

- Rơ le nhiệt: Dựa trên sự co, giãn về kích thước, thể tích, áp suất của các vật liệu khi nhiệt độ của chúng thay dổi

4.1.3.2 Theo nguyên lý tác động của bộ phận chấp hành rơle được chia ra loại có tiếp

điểm và không có tiếp điểm

- Loại rơle có tiếp điểm tác động lên mạch điều khiển bằng cách đóng hoặc mở tiếp điểm do chuyển động của phần động rơle để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch điện

- Loại rơle không có tiếp điểm tác động bằng cách thay đổi đột ngột những tham số của bộ phận chấp hành nối trong mạch điều khiển (như thay đổi điện trở, điện cảm, điện dung ), loại này còn được gọi là rơ le tĩnh

Trang 29

25

4.1.3.3 Theo tính chất của đại lượng đầu vào, chia ra các nhóm rơle: Rơle dòng điện,

rơle điện áp, rơle công suất…Những loại rơle này có thể điều chỉnh theo giá trị cực đại hay cực tiểu của tín hiệu

4.1.3.4 Theo phương pháp nối bộ phận thu vào mạch điện chia ra các loại rơle sơ cấp,

thứ cấp và trung gian

- Rơle mạch sơ cấp mắc trực tiếp vào mạch điều khiển

- Rơle mạch thứ cấp mắc gián tiếp qua máy biến điện áp hay máy biến dòng điện

- Rơ le trung gian làm việc dưới tác động của những tín hiệu từ các rơle khác để khuếch đại những tín hiệu này và chia ra tác động lên nhiều mạch điều khiển khác nhau thông qua hệ thống tiếp điểm

4.1.3.4 Theo mục đích sử dụng chia rơ le làm 3 nhóm chính:

- Rơle bảo vệ hệ thống điện, thường là loại ro le mạch thứ cấp Các bộ phận thu

và chấp hành của chúng được thiết kế với dòng điện nhỏ: 1,3 hoặc 5A

- Rơle điều khiển, truyền động điện, thường là loại rơ le mạch sơ cấp Các bộ phận của chúng có thể được thiết kế với dòng điện lớn (ví dụ hàng trăm am pe như rơle dòng điện cực đại)

- Rơ le tự động và thông tin liện lạc, có thể là rơ le sơ cấp hoặc thứ cấp làm nhiệm vụ đảm nhiệm các quá trình tự động hóa và thông tin liên lạc

Ngoài ra rơ le còn phân theo loại dòng điện: một chiều và xoay chiều

4.2 Rơle điện từ

Rơle điện từ hoạt động trên nguyên tắc của nam châm điện, thường dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ, tần số đóng cắt lớn Tín hiệu điều khiển có thể

là dòng điện hoặc điện áp

Nếu tín hiệu điều khiển hoạt động của rơle là điện áp (tức là cuộn hút được đấu

song song với nguồn điện) thì rơle điện từ đó được gọi là rơle điện áp Khi đó cuộn

hút thường có số vòng dây lớn, tiết diện dây nhỏ - điện trở thuần của cuộn dây lớn Loại này được dùng nhiều trong mạch điện công nghiệp

Ngược lại, nếu tín hiệu điều khiển hoạt động của rơle là dòng điện (tức là cuộn

hút được đấu nối tiếp với phụ tải) thì rơle điện từ đó được gọi là rơ le dòng điện Khi

đó cuộn hút thường có số vòng dây ít, tiết diện dây lớn – điện trở thuần của cuộn dây nhỏ

Trong mạch điện công nghiệp rơle điện từ thường không đóng , ngắt trực tiếp mạch động lực mà nó chỉ tác động gián tiếp vào mạch động lực thông qua mạch điều

khiển, vì vậy nó còn được gọi là rơ le trung gian

4.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của rơ le điện từ

4.2.2.1 Cấu tạo

Như hình 4 – 1, bao gồm các bộ phận chính sau:

- Lõi thép tĩnh thường được gắn cố định với thân (vỏ) của rơ le điện từ Với rơle điện từ cỡ nhỏ thì lõi thép tĩnh thường là một khối thép hình trụ tròn lồng qua cuộn dây

- Lá thép động có gắn tiếp điểm động Ở trạng thái cuộn hút chưa có điện lá thép động được tách xa khỏi lõi thép tĩnh nhờ lò so hồi vị

- Cuộn dây điện từ (cuộn hút) được lồng vào lõi thép tĩnh có thể làm việc với dòng điện một chiều hoặc xoay chiều

4.2.2.2 Nguyên lý hoạt động:

Trang 30

26

Khi chưa đóng điện cho cuộn hút (5), lá thép động (3) chỉ chịu lực kéo của lò so (1) làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh phía trên tương ứng cặp tiếp điểm phía trên ở trạng thái đóng, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái mở

Khi đóng điện cho cuộn hút (5), từ thông do cuộn hút sinh ra móc vòng qua cả lõi thép tĩnh (4) và lõi động (3) tạo thành 2 cực từ trái dấu ở bề mặt tiếp xúc làm cho lõi thép động (3) bị hút về phía lõi thép tĩnh Mô men do lực hút này sinh ra thắng mo men lực kéo của lò so Kết quả là lõi thép động bị hút chặt vào lõi thép tĩnh, tương ứng cặp tiếp điểm phía trên ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái đóng

Như vậy, chỉ nhờ vào sự đóng cắt điện cho cuộn hút mà ta có thể thay đổi trạng thái của hàng loạt các tiếp điểm

Các tiếp điểm và cuộn hút trên rơle điện từ thường được ký hiệu như hình 4 – 2

Rơ le từ điện có độ nhạy cao nhất trong các loại rơ le điện cơ Vì vậy rơ le từ điện được dùng nhiều trong các dụng cụ phức tạp làm nhiệm vụ khuếch đại trung gian giữa các phần tử cảm biến cực nhạy (như cảm biến nhiệt, từ…) và các phần tử chấp hành (thường là các rơ le điện từ)

Chuyển động của phần động rơle phụ thuộc vào giá trị dòng điện và chiều dòng điện trong cuộn dây

Theo kết cấu, rơle từ điện có hai loại: Phần động chuyển dịch quay (hình 4 – 3a) và phần động chuyển dịch thẳng (hình 4 – 3b) Kiểu quay được dùng dùng nhiều hơn, chúng có kết cấu tương tự như dụng cụ đo từ điện, chỉ khác là phần động của rơle chỉ quay một góc nhỏ khi rơle tác động, đủ để đóng, mở hệ thống tiếp điểm

4.3.2 Nguyên lý cấu tạo

Xét cấu tạo rơ le từ điện có phần động quay như hình 4 – 3a

Gồm nam châm vĩnh cửu (1), mạch từ (2), khung dây (3), tiếp điểm động (4), tiếp điểm tĩnh (5) và lò so nhả (6)

Cuộn dây của rơle thường được cuốn trên khung nhôm, mỏng, nhẹ và dẫn điện tốt nên có khả năng chống dao động khá cao, nhờ dòng điện xoáy xuất hiện khi khung

Trang 31

dư và lực khử từ cao, nhưng kết cấu đơn giản và chắc chắn hơn

Hệ thống khung dây động có thể quay trên trục đỡ hoặc dây treo Trục quay thường làm bằng thép hoặc thép không rỉ đối với rơle làm việc ở vùng khí hậu nhiệt đới Gối đỡ trục được làm bằng các vật liệu cứng, chịu mòn tốt như thép, thủy tinh hoặc kim cương Nếu là dây treo thì thường bằng đồng phốt pho có tính đàn hồi và tính dẫn điện tốt

Trên khung dây có gắn tiếp điểm động và đối trọng để cân bằng hệ thống Tiếp điểm tĩnh đồng thời là những điểm giới hạn khoảng di chuyển của khung dây Tiếp điểm thường rất nhỏ, làm bằng platin hay hợp kim platin – iridi Phần động của rơle

có trọng lượng và quán tính cơ nhỏ, đảm bảo cho rơle có độ nhậy cao, thời gian tác động nhỏ

Điện áp làm việc của mạch tiếp điểm thường nhỏ khoảng 12V, dòng điện 0,1A Điều kiện này đảm bảo cho khi làm việc không xuất hiện hồ quang ở tiếp điểm ngay

cả khi ngắt chậm

Lò xo nhả thường dùng là lò xo xoắn bằng hợp kim đồng thau – kẽm, đồng phốt pho hoặc bạc… Dây lò xo đồng thời là dây dẫn điện vào khung dây của rơle Nếu là dây treo thì không cần lò xo nhả và dây treo làm nhiệm vụ như lò xo nhả đồng thời là dây dẫn điện vào khung dây

4.4 Rơle cảm ứng

Rơle cảm ứng làm việc dựa trên nguyên lý tác dụng tương hỗ giữa từ trường xoay chiều với dòng điện cảm ứng trong phần động của rơle Do đó rơle cảm ứng chỉ dùng trong mạch xoay chiều

1 Nam châm vĩnh cửu; 2 mạch từ; 3 Khung dây; 4

tiếp điểm động; 5 Tiếp điểm tĩnh; 6 Lò xo nhả

Trang 32

28

Phần động của rơle có các dạng: hình đĩa, hình trụ rỗng mỏng và được làm bằng nhôm vì nhôm vừa dẫn điện tốt cho phép tạo ra dòng cảm ứng lớn, vừa nhẹ cho phép giảm quán tính cơ làm cho rơle tác động nhanh, nhạy

Theo kết cấu của phần động, rơle cảm ứng được phân làm hai loại chính: loại đĩa và loại cốc

Loại đĩa quay có mạch từ hình [ trên đó có cuộn dây nhận tín hiệu vào Phần động là một đĩa nhôm đặt trong khe hở không khí của mạch từ và quay quanh một trục Kết cấu loại này đơn giản, dễ chế tạo, mô men quay lớn, nhưng thời gian tác động chậm nên được dùng để tạo ra rơle tác động có thời gian trễ

Loại cốc quay có mạch từ hình khung vuông và 4 cực, trên đó có các cuộn dây đưa tín hiệu vào Phần động là một roto rỗng bằng nhôm mỏng, đặt trong khe hở không khí giữa 4 cực từ Rô to này rất nhẹ nên thời gian tác động của rơle rất nhanh ( đến 0,02 giây), mô men quay nhỏ Kết cấu loại rơle này phức tạp, chế tạo yêu cầu chính xác cao hơn loại đĩa quay

Để mở rộng tính năng làm việc và phạm vi ứng dụng của rơle cảm ứng người ta tạo ra các loại rơle làm việc theo hai nguyên lý khác nhau như: cảm ứng và điện từ hoặc cảm ứng và điện động Do vậy có các loại rơle cảm ứng điện từ và rơle cảm ứng điện động Trên cơ sở của hai loại rơle này, có thể tạo ra các loại rơle có các chức năng khác nhau trong điều khiển, bảo vệ hệ thống lưới điện như rơle dòng điện, điện áp, công suất, tần số, tổng trở,…

4.4.2 Rơ le cảm ứng dòng cực đại

Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của rơle cảm ứng được trình bày trên hình 4 – 4

Rơ le gồm hai hệ thống: Cảm ứng và điện từ

- Hệ thống cảm ứng: Gồm mạch từ 1 hình [, trên đó đặt cuộn dây dòng điện 2

có nhiều đầu dây ra ứng với số vòng khác nhau Trên mỏm cực từ có đặt vòng ngắn

Hình 4 – 4 : Nguyên lý cấu tạo rơ le cảm ứng dòng cực đại

1 Mach từ; 2 Cuộn dây dòng; 3 Vòng ngắn mạch; 4 Đĩa nhôm; 5 Trục quay; 6

Vít vô tận; 7 Khung nhôm; 8 Lò xo nhả; 9 Chốt định vị; 10 Bánh răng rẻ quạt;

11 Tay đòn ngang; 12 Nắp từ; 13 Tiếp điểm tác động chậm; 14 nam châm vĩnh

cửu; 15 Vít điều chỉnh thời gian; 16 Shun từ; 17 Vít điều chỉnh  2; 18 Tiếp

điểm tác động tức thời; 19 Thanh truyền.

Trang 33

29

mạch 3 để tạo mô men quay đĩa Đĩa nhôm 4 đặt trong khe hở không khí δ giữa hai cực từ và cố định trên trục quay 5 Trên trục được cố định vít vô tận 6 và trục quay trên ổ đỡ O1O1 đặt trên khung 7, khung này có thể quay quanh trục O2O2

Khi dòng điện trong cuộn 2 còn nhỏ hơn dòng điện chỉnh định, rơ le chưa tác động Lúc này, dưới tác dụng của lò xo nhả số 8, khung 7 bị kéo quay về tỳ vào chốt 9, làm cho vít vô tận không ăn khớp với bánh răng hình quạt 10 Bánh răng hình quạt 10

ở vị trí thấp nhất và đĩa nhôm 4 quay tự do Nắp từ 12 quay được quanh O4 và có phần trái nặng hơn phần bên phải, do đó hệ thống tiếp điểm 13 của rơle ở trạng thái mở

Khi dòng trong cuộn 2 đạt tới trị số dòng điện tác động, mô men quay đủ lớ, làm đĩa quay nhanh hơn Đồng thời mô men quay cũng thắng được mo men cản do lò

xo nhả 8 gây ra, làm khung 7 quay quanh trục O2O2, dẫn đến vít vô tận 6 ăn khớp với bánh răng 10 Bánh răng được nâng dần lên khi đĩa quay Trên bánh răng 10 có gắn tay đòn ngang 11 Tay đòn này nâng dần phần trái của nắp từ 12 lên, làm giảm dần khe

hở không khí δ2 ở đầu bên phải nắp từ 12, như vậy lực hút điện từ tác dụng lên đầu nắp

từ ở khe hở δ2 tăng dần Sau một thời gian nào đó, tuỳ thuộc vào trị số dòng tác động, lực điện từ đủ lớn, hút đầu nắp từ 12 rất nhanh về phía gông từ 1, làm đóng hệ thống tiếp điểm thường mở 13 của rơ le, rơ le đã tác động

Nếu dòng quá tải trong cuộn dây tăng cao, mô men quay đĩa sẽ lớn, đĩa quay với tốc độlớn hơn, bánh răng rẻ quạt chuyển động nhanh hơn, rơ le tác đọng sớm hơn hay thời gian tác động của rơ le giảm xuống Nam châm vĩnh cửu 14 dùng đẻ tạo mô men hãm đĩa làm cho đĩa quay được ổn định

Khi dòng điện trong cuộn dây rơ le giảm xuống đến dòng điện nhả hoặc ngắt hẳn, lò xo 8 sẽ kéo khung 7 làm vít vô tận 6 tách khỏi bánh răng hình rẻ quạt 10 Bánh răng tự rơi xuống, toàn bộ hệ thống trở về vị trí ban đầu

Vít điều chỉnh 15 dùng để thay đổi góc tiếp xúc ban đầu của bánh răng 10 và vít

vô tận 6, làm thay đổi quãng đường dịch chuyển của bánh răng, nên thay đổi được thời gian tác động của rơ le khi có dòng quá tải

Trên khung 7 còn gắn một shun từ 16 để tập trung từ thông tản của hệ thống mạch từ, tạo ra lực hút bổ xung giúp cho bánh răng ăn khớp với vít vô tận được chắc chắn hơn

Giá trị dòng điện nhỏ nhất làm bánh răng ăn khớp với vít vô tận gọi là dòng tác động

Ngoài tiếp điểm tác động có thời gian đã nêu trên , rơ le còn được nắp một bộ tác động tức thời (không có thời gian trễ) để tạo thuận tiện trong việc sử dụng rơ le

- Hệ thống điện từ: Gồm mạch từ hình [ đặt vuông góc với mặt phẳng của mạch

từ hình [ của hệ thống cảm ứng Một đầu gắn tiếp xúc với mạch từ 1, đầu kia gắn với nắp từ 12 Nắp 12 có tâm quay là O4 Do nắp có phần trái nặng hơn phần phải nên dùng vít 17 để điều chỉnh độ lớn khe hở không khí δ2 của mạch từ Khi có dòng quá tải chạy trong cuộn dây, vì từ trở của hệ thống điện tương đối lớn so với từ trở của hệ thống cảm ứng, nên từ thông đi qua hệ thống điện từ nhỏ, lực hút ở khe hở δ2 nhỏ không đủ lớn để hút ngay nắp 12 Nắp 12 chỉ được hút ở giai đoạn cuối, khi hệ thống cảm ứng làm việc như đã nói ở trên

Khi có dòng quá tải lớn hoặc dòng ngắn mạch, từ thông do cuộn dây rơ le sinh

ra rất lớn lực hút điện từ ở khe hở δ2 đủ lớn để hút ngay nắp 12 về thân mạch từ 1, tiếp điểm được đóng ngay Như vậy thừi gian tác động của rơ le rất nhỏ, không phụ thuộc vào tốc độ quay của đĩa để thay đổi dòng điện chỉnh định

4.5 Rơle điện động

Trang 34

30

Rơle điện động làm việc trên nguyên lý tác dụng lực tương hỗ giữa hai dòng điện chạy trong hai cuộn dây đặt gần nhau (cuộn dây này đặt trong từ trường cuộn dây kia)

Rơ le điện động tác động dưới tác dụng của dòng điện giá trị trung bình vì do

hệ thống động có khối lượng tương đối lớn Khi làm việc với dòng điện xoay chiều, rơ

le điện động có ưu điểm và được sử dụng rộng rãi làm rơ le bảo vệ, rơ le tự động

…Nhưng làm việc với dòng một chiều thì rơ le từ điện có ưu thế hơn

Rơle điện động được chế tạo dùng cho cả điện xoay chiều và điện một chiều Chiều quay của phần động rơle phụ thuộc vào chiều quay của dòng điện (đối với điện một chiều) và góc lệch pha giữa hai dòng điện trong hai cuộn dây (đối với điện xoay chiều) Độ lớn của mô mmen quay phụ thuộc vào giá trị hiệu dụng của các dòng điện

và góc lệch pha giữa chúng Vì vậy rơle điện động thường dùng làm rơle bảo vệ công

suất

Hình 4 – 5 trình bày nguyên lý cấu tạo của rơle điện động

Nếu cho dòng điện i1 và i2 vào cuộn dây 1 và cuộn dây 2, lực điện động do chúng sinh ra sẽ tạo ra mô men làm quay cuộn dây phần động và đóng hệ thống tiếp điểm, rơle đã tác động Hai dòng điện này có thể được cấp từ một nguồn điện (đối với rơle điện áp và rơle dòng điện) hoặc được cấp từ hai nguồn (đối với rơle công suất vì rơle có 2 đại lượng đầu vào là dòng điện và điện áp)

Về kết cấu, rơle điện động có loại không có lõi sắt và loại có lõi sắt Loại không

có lõi sắt thường sử dụng trong mạch cao tần tuy nhiên loại này có mô mên quay nhỏ

và dễ bị ảnh hưởng của từ trường ngoài nên loại này ít được sử dụng Vì vậy loại có lõi sắt được sử dụng rộng rãi hơn

Rơle điện động có lõi sắt cấu tạo giống rơle từ điện, chỉ khác là dùng một trong hai cuộn dây để kích từ thay cho nam châm vĩnh cửu Nếu lõi sắt ở phần quay thì ngoài mô men điện động còn có cả mô men điện từ tác động lên phần quay, vì thế loại này có mô men quay lớn

4.6 Rơle trung gian

Rơle trung gian được dùng rất nhiều trong các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện và các sơ đồ điều khiển tự động Do đó số lượng tiếp điểm lớn, từ 4 đến 6 tiếp điểm, vừa thường đóng và thường mở, nên rơ le trung gian thường dùng để truyền tín hiệu từ một rơle chính đến nhiều bộ phận khác của sơ đồ mạch điều khiển

Hình 4 – 5 : Nguyên lý cấu tạo rơ le điện động

1,2 cuộn dây ; 3 tiếp điểm

Trang 35

31

Rơle trung gian có nguyên lý cấu

tạo như hình 4 – 7 Gồm nam châm điện

có cuộn dây (1), nắp (2), lò so (3) và hệ

thống tiếp điểm (4) (hệ thống tiếp điểm

gồm nhiều tiếp điểm thường đóng và

thường mở) Khi cuộn dây (1) có điện áp,

lực điện từ sẽ thắng phản lực của lò so

(3), kéo nắp (2) về phía lõi của mạch từ

nên các tiếp điểm thường mở đóng lại,

còn các tiếp điểm thường đóng được mở

ra

Hệ thống tiếp điểm động và tĩnh

của rơle được làm bằng bạc và gắn trên

các thanh dẫn, đồng thời là lò so lá bằng

đồng phốt pho vừa dẫn điện tốt vừa có

tính đàn hồi cao Dọc theo thanh dẫn tiếp điểm tĩnh có các thanh thép lò so có tác dụng làm tăng lực ép tiếp điểm, đảm bảo tăng độ tin cậy và giảm rung động khi tiếp điểm đóng mạch

Trong một vài loại rơle, ngoài cuộn dây (1) (cuộn điện áp) còn có thêm 2 hoặc

3 cuộn dây duy trì (cuộn dòng điện) mắc nối tiếp với tiếp điểm thường mở của rơle Khi không còn điện áp cấp cho cuộn dây chính rơle vẫn có thể được duy trì ở trạng thái hút khi có dòng điện qua một trong các cuộn dây duy trì

4.7 Rơ le thời gian

Thông thường rơle thời gian không tác động (tức là đóng hoặc ngắt) trực tiếp trên mạch động lực mà nó tác động gián tiếp qua mạch điều khiển, vì vậy dòng định mức của tiếp điểm trên rơle thời gian không lớn, thường chỉ cỡ vài ampe

Hình 4 – 7 : Cấu tạo rơ le trung gian

1 Cuộn dây; 2 Nắp từ; 3 Lò xo; 4 Hệ thống tiếp điểm

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	3,25 MB