Giáo trình Khí cụ điện (dùng cho cao đẳng nghề): Phần 2

Giáo trình Khí cụ điện gồm 3 chương. Phần 2 gồm nội dung chương 3 trình bày về khí cụ điện bảo vệ và điều khiển. Giáo trình được biên soạn dành cho sinh viên cao đẳng nghề Điện. Tham khảo nội dung giáo trình để nắm bắt nội dung chi tiết.

CHƯƠNG 3: KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ VÀ ĐIỀU KHIỂN

BÀI 3-1: CẦU CHÌ

1 Khái niệm và cơng dụng:

+ Cầu chì là KCĐ dùng bảo vệ thiết bị điện và lưới điện tránh khỏi dịng điện ngắn mạch Cầu chì là loại KCĐ bảo vệ phổ biến và đơn giản nhất được dùng bảo vệ cho đường dây, máy biến áp, động cơ điện, mạng điện gia đình Trường hợp mạch điện bị quá tải lớn và dài hạn cầu chì cũng tác động, nhưng khơng nên phát huy tính năng này của cầu chì, vì khi đĩ thiết bị sẽ bị giảm tuổi thọ ảnh hưởng nghiêm trọng đến đường dây

2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

a Cấu tạo

+ Cầu chì là KCĐ dùng bảo vệ thiết bị điện và lưới điện tránh khỏi dịng điện ngắn mạch Cầu chì là loại KCĐ bảo vệ phổ biến và đơn giản nhất được dùng bảo vệ cho đường dây, máy biến áp, động cơ điện, mạng điện gia đình Trường hợp mạch điện bị quá tải lớn và dài hạn cầu chì cũng tác động, nhưng khơng nên phát huy tính năng này của cầu chì, vì khi đĩ thiết bị sẽ bị giảm tuổi thọ ảnh hưởng nghiêm trọng đến đường dây

Hỡnh3.19 Sụ ủồ toồng quaựt cuỷa cầu

chỡ hỡnh viẽn

Boọ phaọn chaỷy

Nuựm vaởn Kớnh trong ẹeỏ cầu chỡ

Boọ phaọn ủeọm

ẹeỏn taỷi

Hỡnh3.20 Caỏu táo cuỷa cầu chỡ hỡnh viẽn ủán

Loứ xo Dãy

Baựo hieọu ngaột mách Dãy

chaỷy Caựt thách anh

Chãn tieỏp xuực

b Nguyên lý hoạt động

* Nguyên lý:

Dòng điện trong mạch đi qua dây chảy sẽ làm dây chảy nóng lên theo định luật Jeunle-Lenx Nếu dòng điện qua mạch bình thường, nhiệt lượng sinh ra còn trong phạm vi chịu đựng của dây chảy thì mạch phải hoạt động bình thường Khi ngắn mạch (hoặc bị quá tải lớn) dòng điện tăng rất cao, nhiệt lượng sinh ra sẽ làm dây chảy bị đứt và mạch điện bị cắt, thiết bị được bảo vệ

* Đặc tính Ampe - giây của cầu chì

Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt với dòng điện chạy qua ( Đặc tính Ampe - giây)

Để có tác dụng bảo vệ đường đặc tính Ampe-giây của cầu chì (đường 2) tại mọi điểm phải thấp hơn đường đặc tính của đối tượng được bảo vệ (đường 1) Đường đặc tính thực tế của cầu chì là (đường 3) Trong miền quá tải lớn (vùng B) cầu chì bảo vệ được đối tượng Trong miền quá tải nhỏ (vùng A) cầu chì không bảo vệ được đối tượng Trong thực tế khi quá tải (1,5  2)Iđm sự phát nóng của cầu chì xẩy ra chậm và phần lớn nhiệt lượng đều toả ra môi trường chung quanh Do đó cầu chì không bảo vệ được quá tải nhỏ

3 Các yêu cầu cơ bản của cầu chì

Trong mạng điện hạ thế và trung thế thường sử dụng các loại cầu chì sau:

* Cầu chì loại gG:

Các cầu chì loại này cho phép bảo vệ chống quá tải và ngắn mạch Các dòng qui ước được tiêu chuẩn hoá gồm dòng không nóng chảy và dòng nóng chảy: dòng qui ước không nóng chảy Inf là giá trị dòng mà cầu chì có thể chịu được không bị nóng chảy trong một khoảng thời gian qui định

I g

Dòng qui ước nóng chảy If là giá trị dòng gây ra hiên tượng nóng chảy trước khi kết thúc khoảng thời gian qui định

Bảng 8: Dòng chảy và không chảy của cầu chì

Idm (A)

Dòng qui ước không chảy Inf

Dòng qui ước chảy If

Thời gian qui ước (giờ)

* Cầu chì loại aM:

Cầu chì loại này chỉ đảm bảo bảo vệ chống ngắn mạch và đặc biệt được

sử dụng phối hợp với các thiết bị khác (contactor, máy cắt) nhàm mục đích bảo

vệ chống các loại quá tải nhỏ hơn 4 Idm vì vậy không được sử dụng độc lập Cầu chì không được chế tạo để bảo vệ chống quá tải thấp

Điện áp và dòng điện của dây chảy cầu chì hạ áp do hãng ABB chế tạo:

Điện áp xoay chiều (V) 230, 400, 500, 690, 750, 1000

Điện áp một chiều (V) 220, 440, 500, 600, 750, 1200, 1500, 2400, 3000

Dòng định mức (A) 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100,

125, 160, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250

* Cầu chì rơi (FCO: Fure Cut Out) kiểu CC-15 Và CC-24:

Cầu chì rơi (FCO) kiểu CC-15 và CC-24 sử dụng để bảo vệ quá tải và ngắn mạch hệ thống tại các trạm biến thế điện áp 6-15 kV và 22 - 27 kV Khi tác động, dây chì bị đứt, bộ ống cầu chì bị bật rơi xuống tạo ra khoảng cách cách điện nhìn thấy được, cách ly mạch cần bảo vệ khỏi đường dây mang điện áp

Cầu chì rơi kiểu CC-15 và CC-24 là thiết bị bảo vệ có đặc tính và độ tin cậy cao phù hợp với các tiêu chuẩn IEC265-1, IEC60282-2, GOST 2213-79, ANSI C37.41, C37.42, TCVN5767, TCVN 5768 được sản xuất trên dây chuyền công nghệ và thiết bị hiện đại, đảm bảo chất lượng theo ISO 9001

(Hình 3.22: Hình dáng ngoài của FCO)

Kiểm tra trước khi lắp đặt: Kiểm tra trị số dòng điện danh định của đây chì, so sánh với yêu cầu của dòng điện cần bảo vệ thiết bị đã phù hợp chưa

Vị trí lắp đặt: cầu chì rơi cao tới 4,5m so với mặt đất Khi lắp đặt Cầu chì rơi kiểu CC-15 và CC-24 trong hệ thống 3 pha, khoảng cách pha phải là 450  600mm

Mở Đai ốc bảo vệ, nắp che nhôm - Tháo ống bảo vệ dây chì - Lắp dây chảy bằng 2 Vít M3 vào đầu nối dây chì và dây dẫn - Lắp ống bảo vệ bên ngoài dây chì - Luồn đầu dây dẫn vào ống dập hồ quang - Vặn chặt đai ốc bảo vệ phía đầu nối dây chì - Kéo dây dẫn đủ căng, sau đó bắt đủ chặt đầu cuối dây dẫn với tiếp điểm động dưới của bộ ống cầu chì bằng vòng đệm và Tai hồng

- Lắp bộ ống cầu chì (xem hình vẽ kết cấu - kích thước lắp đặt):

- Điều kiện máy biến thế làm việc không tải hoặc không có điện áp

- Dùng sào cách điện lồng vào tai tháo của bộ ống cầu chì để đặt bộ ống cầu chì vào rãnh gố đỡ của bộ tiếp điểm tĩnh dưới

- Móc sào cách điện vào khoen thao tác phía trên của bộ ống cầu chì, đẩy mạnh lên phía trên để đóng tiếp điểm động trên vào tiếp điểm tĩnh trên của bộ tiếp điểm tĩnh trên

 Tháo bộ ống cầu chì: trình tự ngược lại với lắp bộ ống cầu chì

a

 Khi vận chuyển yêu cầu phải tránh va đập sao cho sứ cách điện và các

bộ phận khác không bị hư hại

 Bảo quản trong môi trường khô ráo, không có bụi bẩn và hoá chất ăn mòn

 Sản phẩm xuất xưởng là thiết bị trọn bộ

 Phụ tùng kèm theo Cầu chì rơi gồm 3 dây chì

- Kiểm tra trạng thái Sứ cách điện

- Kiểm tra trạng thái ống cầu chì

- Kiểm tra trạng thái các bề mặt tiếp điểm, tiếp xúc

- Kiểm tra trạng thái lắp ghép, đặc biệt là các bulông kẹp dây dẫn

 Bảo dưỡng:

- Làm sạch bề mặt Sứ cách điện

- Kiểm tra trạng thái ống cầu chì

- Làm sạch bề mặt tiếp xúc của các tiếp điểm và Kẹp dây (dùng giấy ráp mịn)

- Xiết chặt lại các bulông tại các mối lắp ghép

4 Lựa chọn cầu chì:

a Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt :

Hình3.23: Cấu tạo và kích thước của FCO

a Các bộ phận của FCO

b Kích thước lắp đặt và các bộ phận của FCO

1 Bộ Tiếp điểm tĩnh trên 4 Ke bắt

2 Đầu nối với nguồn 5 Đầu nối với phụ tải

3 Sứ 6 Bộ Tiếp điểm tĩnh dưới 7 Bộ ống cầu chì

b

Cầu chì được chọn theo 2 điều kiện sau:

UđmCC  UđmLD

Iđm  Itt

Trong đó: + UđmCC : điện áp định mức của cầu chì

+ Iđm : dòng định mức của dây chảy (A), nhà chế tạo cho theo các bảng + Itt: d òng điện tính toán là dòng lâu dài lớn nhất chạy qua dây chảy cầu chì (A)

Với thiết bị một pha (ví dụ các thiết bị diện gia dụng), dòng tinh toán chính là dòng định mức của thiết bị điện:

Trong đó: + Idmtb: Là dòng định mức của thiết bị (A)

+ Udm: điện áp pha định mức bằng 220V

+ cos: lấy theo thiết bị điện

Với đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh: cos = 1

Với quạt, đèn tuýp, điều hoà, tủ lạnh, máy giặt: cos = 0,8

Khi cầu chì bảo vệ lưới ba pha, dòng tính toán xác định như sau:

U

P

I 

Trong đó: + Udm: điện áp dây định mưc của lưới điện bằng 380V

+ Cos: lấy theo thực tế

b Cầu chì bảo vệ một động cơ:

Cầu chi bảo vệ một động cơ chọn theo hai điều kiện sau:

I K I

Cos: hệ số công suất định mức của động cơ nhà chế tạo cho thường bằng 0.8

: hiệu suất của động cơ, nếu không biết lấy

Kmm: hệ số của động cơ nhà chế tạo cho, thường Kmm= (4 7)

: hệ số lấy như sau:

Với động cơ mở máy nhẹ hoặc mở máy không tải (máy bơm, máy cắt gọt kim loại), =2.5

Với động cơ mở máy nặng hoặc mở máy có tải (cần cẩu, cần trục, máy nâng), =1.6

c Cầu chì bảo vệ 2,3 động cơ:

Trong thực tế, cụm hai, ba động cơ nhỏ hoặc cụm động cơ lớn cùng một, hai động cơ nhỏ ở gần có khi được cấp điện chung băng một cầu chì Trường hợp này càu chì cũng được chọn theo hai điều kiện sau:





n

dmtbi ti

dm K I I

dm

I K I

: lấy theo tính chất của động cơ mở máy

5- Sửa chữa cầu chì

Nội dung công tác sửa chữa cầu chì chủ yếu là đánh sạch và kẹp chặt các đầu tiếp xúc, thay thế dây chảy và thay thế vật liệu làm đầy ống ( nếu có ) Khi cầu chì bị hỏng các bộ phận thì thay thế từng phần hoặc thay thế toàn bộ

BÀI 3-2 CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA CẦU CHÌ

Điện áp định mức: giá trị xoay chiều xuất hiện giữa hai đầu cầu chỡ (khi cầu chỡ ngắn mạch)

Dũng điện định mức: giá trị dũng điện mà cầu chỡ cú thể làm việc liờn tục

mà khụng thay đổi đặc tính của nó

Dũng điện cắt cực tiểu: giỏ trị nhỏ nhất của dũng điện sự cố mà dây chỡ

cú khả năng ngắt mạch

Khả năng cắt định mức: giá trị của dũng điện ngăn mạch mà cầu chỡ cú thể cắt

BÀI 3-3 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ÁP TÔ MÁT

1- Khái niệm và công dụng

Áptômát là khí cụ đóng cắt chính trong mạng điện hạ áp, vừa làm nhiệm

vụ thao tác ( đóng và cắt ), vừa làm nhiệm vụ bảo vệ ( quá tải, ngắn mạch, điện

áp thấp )

áp tô mát (hay máy ngắt tự động) là khí cụ điện đóng mạch bằng tay và cắt mạch tự động khi có sự cố như: ngắn mạch, quá dòng, sụt áp, quá áp Đôi khi trong kĩ thuật điện cũng sử dụng áp tô mát để đóng - cắt không thường xuyên các mạch điện làm việc ở chế độ bình thường

Trong các mạch điện hạ áp, áp tô mát có điện áp định mức đến 660V điện xoay chiều, 530V điện một chiều, có dòng điện định mức đến 6000A Những áp

tô mát hiện đại có thể ngắt dòng điện đến 200 - 300KA

Yêu cầu chung đối với áp tô mát là: độ tin cậy cao, bảo vệ chọn lọc, sử dụng an toàn, công suất ngắt lớn, kích thước nhỏ, gọn nhẹ

+ Theo các công dụng bảo vệ:

- áp tô mát dòng điện cực đại

- áp tô mát dòng điện cực tiểu

- áp tô mát điện áp thấp

- áp tô mát công suất ngược

- áp tô mát định hình: bảo vệ quá tải bằng rơ le nhiệt, bảo vệ quá điện áp bằng rơ le điện từ, đặt trong vỏ nhựa

Dũng điện ngắn mạch

Dũng điện cắt định mức

Đặc tính cầu chỡ

Dũng điện định mức Dũng điện

cắt cực tiểu

Dũng điện cắt giới hạn Đặc tính dũng điện

Dũng điện sử dụng

-Trong một vài trường hợp có yêu cầu bảo vệ tổng hợp (dòng điện cực đại

và điện áp cực tiểu) người ta gọi là áp tô mát vạn năng

+ Theo thời gian thao tác:

- Loại tác động không tức thời

- Loại tác động tức thời

BÀI 3-4 ÁP TÔ MÁT XOAY CHIỀU 1 PHA VÀ 3 PHA

1- Cấu tạo và nguyờn lý làm việc của ỏp tụ mỏt xoay chiều một pha

Hình dáng và cấu tạo của một áptômát ba pha thông thường như

mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang

Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính

Tiếp điểm của áptômát thường làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ quang như Ag- Wo; Cu- Wo; Ni

Hình 2- 13 trình bày hệ thống tiếp điểm trong một kiểu áptômát : 2,3 là các tiếp điểm chính; 4 là các tiếp điểm phụ; 5 là các tiếp điểm hồ quang

Hình 2-13

b- Hộp dập hồ quang

Để áp tô mát dập được hồ quang trong tất cả chế độ làm việc của lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là : Kiểu nửa kín và kiểu hở

Kiểu nửa kín được đặt trong vỏ kín của áptômát và có lỗ thoát khí Kiểu này có dòng điện giới hạn cắt không quá 50 KA

Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50 KA hoặc điện

áp lớn hơn 1000V ( cao áp )

Trong buồng dập hồ quang thông dụng , người ta dùng những tấm thép xếp thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang

Hình dạng và kết cấu hộp dập hồ quang được trình bày trên hình 2- 12, 6

là hộp dập hồ quang

Cùng một thiết bị dập hồ quang, khi làm việc ở mạch điện xoay chiều điện áp đến 500 V, có thể dập tắt được hồ quang của dòng điện đến 40 KA; nhưng khi làm việc ở mạch điện một chiều điện áp đến 440 V, chỉ có thể cắt đựơc dòng điện đến 20 KA

c- Cơ cấu truyền động cắt áptômát

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

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

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

Hình 2-14 trình bày cơ cấu điều khiển các áptômát bằng nam châm điện

có nhả khớp tự do

Hình 2- 14

Khi đóng bình thường ( không có sự cố ), các tay đòn 2 và 3 được nối cứng vì tâm xoay 0 nằm thấp dưới đường nối hai điểm 01 và 02 Giá đỡ 5 làm cho hai đòn này không tự gập lại được Ta nói điểm 0 ở vị trí chết

Khi có sự cố, phần ứng 6 của nam châm điện 7 bị hút đập vào hệ thống tay đòn 2,3 làm cho điểm 0 thoát khỏi vị trí chết điểm 0 sẽ cao hơn đường nối

0102 Lúc này tay đòn 2,3 không được nối cứng nữa Các tiếp điểm sẽ nhanh chóng mở ra dưới tác dụng của lò xo kéo tiếp điểm ( H.2- 13,b )

Muốn đóng lại áptômát , ta phải kéo tay cầm 4 xuống phía dưới như hình 2- 13,c, sau đó mới đóng vào được

d- Móc bảo vệ

Áptômát tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ – gọi là móc bảo vệ Nó sẽ tác động cắt áptômát khi có sự cố quá dòng điện ( quá tải hay ngắn mạch ) hoặc sụt áp

- Móc bảo vệ quá dòng điện ( còn gọi là bảo vệ dòng điện cực đại ) để bảo

vệ mạch điện khỏi bị quá tải và ngắn mạch Người ta thường dùng hệ thống điện

từ hoặc rơ le nhiệt làm móc bảo vệ đặt bên trong áptômát

+ Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch điện cần bảo vệ Cuộn dây này có ít vòng dây và có tiết diện lớn để chịu được dòng điện phụ tải

Khi dòng điện vượt quá trị số cho phép thì phần ứng bị hút làm nhả chốt gây cắt áptômát

+ Móc kiểu rơ le nhiệt có cấu tạo tương tự như rơ le nhiệt Nó có phần tử đốt nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính Khi có quá tải xảy ra ,thanh kim loại kép bị đốt nóng sẽ bị cong đi làm nhả chốt hãm , gây cắt áptômát

Thường người ta dùng cả móc điện từ và móc kiểu rơ le nhiệt lắp trong áptômát

- Móc bảo vệ sụt áp ( còn gọi là bảo vệ điện áp thấp ) cũng thường dùng kiểu điện từ Cuộn dây điện áp thấp được mắc song song với mạch điện chính Cuộn dây này có tiết diện dây nhỏ và số vòng nhiều để chịu được điện áp nguồn

2- Nguyên lý hoạt động

a- áptômát bảo vệ dòng điện cực đại

Hình 2- 15: Sơ đồ nguyên lý áptômát dòng điện cực đại 1,6- lò xo; 4- phần ứng;

2,3- móc; 5- nam châm điện;

Sơ đồ nguyên lý áptômát dòng điện cực đại được vẽ trên hình 2- 15

Ở trạng thái làm việc bình thường sau khi đóng áptômát, áptômát được giữ ở trạng ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 ăn khớp với móc 3 Dòng điện chạy vào cuộn dây của nam châm điện 5 có trị số nhỏ nên lực điện từ không thắng nổi sức cản lò xo 6 ,do đó nam châm điện không đủ sức hút phần ứng 4 và áptômát vẫn đóng

Khi có ngắn mạch xảy ra trong mạch điện, dòng điện chạy qua nam châm điện có trị số lớn sẽ sinh ra lực hút điện từ Lực điện từ này lớn hơn lực cản của

lò xo 6 , do đó nam châm điện 5 sẽ hút phàn ứng 4 làm nhả móc 3 Móc 2 được

thả tự do, lò xo 1 sẽ kéo tiếp điểm của áptômát bật ra, loại sự cố ra khỏi lưới điện

b- Áptômát bảo vệ điện áp thấp ( kém áp )

Hình 2- 16: Sơ đồ nguyên lý áptômát bảo vệ điện áp thấp

1,6- lò xo; 4- phần ứng;

2,3- móc; 5- nam châm điện;

Sơ đồ nguyên lý áptômát bảo vệ điện áp thấp được vẽ trên hình 2- 16

Ở trạng thái làm việc bình thường sau khi đóng áptômát, áptômát được giữ ở trạng ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 ăn khớp với móc 3 Khi điện

áp nguồn có giá trị định mức, nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 giữ chặt móc hãm 2,3 Mạch điện làm việc bình thường

Khi điện áp nguồn giảm thấp quá trị số chỉnh định, nam châm điện không

đủ sức giữ phần ứng ở vị trí hút Dưới sức căng của lò xo 6 sẽ kéo móc 3 bật khỏi móc 2 Móc 2 được tự do , dưới sức căng của lò xo 1 hệ thống tiếp điểm của áptômát được mở ra làm ngắt mạch điện

Uđm ATM - Điện áp định mức của áptômát được ghi trong lý lịch máy

hoặc trên nhãn máy

Uđm mạng - Điện áp định mức của mạng điện nơi áptômát được lắp đặt

Iđm ATM – Dòng điện định mức của áptômát được ghi trong lý lịch

máy hoặc trên nhãn máy

I tt – Dòng điện tính toán của phụ tải

4- Các hư hỏng thông thường và phương pháp sửa chữa áp tômát

Các áptômát thường hư hỏng ở hệ thống tiếp điểm bị cháy rỗ, hỏng lò xo

và các chi tiết cơ khí, hỏng cuận dây

Để sửa chữa các tiếp điểm ta tiến hành lau,đánh sạch bề mặt tiếp xúc hoặc tẩy nhẹ các vết cháy rỗ Nếu tiếp điểm bị hỏng nặng phải thay thế mới Kích thước của tiếp điểm mới thay thế phải giống như tiếp điểm cũ Nếu lò xo của bộ phận cơ khí bị hỏng phải thay thế mới hoặc căng lại lò xo Các chi tiết dập định hình bị hỏng phải thay thế mới Cuận dây bảo vệ bị hỏng phải cuân lại cuận dây khác Đường kính dây cuân, số vòng và kích thước cuận dây mới cần đảm báo đúng như cuận dây cũ thay thế Các ốc vít bắt đầu dây phải chặt, nếu chờn hoặc mất long đen thì phải thay thế ngay

BÀI 3-5 CÔNG TẮC TƠ 1- Khái niệm và công dụng

Công tắc tơ là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa tự động hoặc bằng nút ấn các mạch điện động lực có phụ tải điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A

Công tắc tơ có hai vị trí : đóng- cắt , được chế tạo có số lần đóng – cắt lớn, tần số đóng có thể lên tới 1500 lần trong một giờ

2- Phân loại công tắc tơ:

Công tắc tơ hạ áp thường dùng kiểu không khí, được phân ra nhiều loại như sau:

- Theo nguyên lý truyền động, ta có công tắc tơ kiểu điện từ ( truyền động bằng lực hút điện từ ), kiểu hơi ép, kiểu thuỷ lực Thông thường ta gặp công tắc tơ kiểu điện từ

- Theo dạng dòng điện ta có công tắc tơ điện một chiều và cống tắc tơ điện xoay chiều

- Theo kết cấu , người ta phân ra công tắc tơ dùng ở nơi hạn chế chiều cao ( ví dụ ở bảng điện gầm xe ) và công tắc tơ dùng ở nơi hạn chế chiều rộng (

ví dụ buồng tàu điện ngầm )

3- Những yêu cầu cơ bản đối với công tắc tơ

4- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của công tắc tơ xoay chiều

a Cấu tạo

Công tắc tơ điện từ có các bộ phận chính như sau : cơ cấu điện từ ( nam châm điện ), hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm ( tiếp điểm chính và phụ)

* Nam châm điện : gồm có 3 thành phần

- Mạch từ ( lõi sắt ) : Là các lõi thép có hình dạng EI, UI Nó gồm những

lá thép tôn silic, có chiều dầy 0,35mm hoặc 0,5 mm, ghép lại để tránh tổn hao dòng điện xoáy Mạch từ được chia làm hai phần , một phần được kẹp chặt cố định ( phần tĩnh ), phần còn lại là nắp ( còn gọi là phần ứng hay phần động ) được nối với hệ thống tiếp điểm qua hệ thống tay đòn

- Cuộn dây hút : cuộn dây quấn trên lõi thép dùng để tạo ra lực hút điện

từ Các cuộn dây của phần lớn các công tắc tơ được tính toán sao cho được phép đóng ngắt tới 600 lần trong một giờ, ứng với hệ số thông điện bằng 40% Cuộn dây có thể làm việc tin cậy ( hút phần ứng ) khi điện áp cung cấp cho nó nằm trong phạm vi 85- 110% Uđm Nếu ta gọi tỷ số giữa điện áp nhả và điện áp hút của cuộn dây là hệ số trở về, thì hệ số này có thể đạt tới ( 0,6- 0,7 ) Điều đó có nghĩa là khi điện áp cuộn dây sụt xuống còn 60 – 70% trị số điện áp hút thì nắp

bị nhả và ngắt mạch điện

- Cơ cấu truyền động : phải có kết cấu sao cho giảm được thời gian thao tác đóng ngắt tiếp điểm, nâng cao lực ép các tiếp điểm và giảm được tiếng kêu

va đập Cơ cấu truyền động thường dùng lực lò xo

Các sơ đồ cơ cấu truyền động của các công tắc tơ điện xoay chiều như hình 4- 1

Hình 4- 1 Các sơ đồ cơ cấu truyền động của các công tắc tơ điện xoay chiều

+ Nắp chuyển động xoay quanh bản lề, tiếp điểm chuyển động thẳng có tay đòn truyền chuyển động ( H 4- 1, a )

+ Nắp và tiếp điểm chuyển động theo hai phương vuông góc nhau ( H

* Hệ thống tiếp điểm

Hệ thống tiếp điểm liên hệ với mạch từ di động qua bộ phận liên động cơ khí Các tiếp điểm của công tắc tơ được chia thành hai loại :

- Tiếp điểm chính cho dòng điện của phụ tải chạy qua Nó là loại tiếp điểm thường mở Khi cuộn dây chưa có điện tiếp điểm nay ở trạng thái mở, khi cuộn dây có điện tiếp điểm này đóng lại Tiếp điểm này có khả năng cho dòng điện lớn đi qua ( từ 10A đến vài nghìn ampe )

- Tiếp điểm phụ : có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A , được lắp ở các mạch điều khiển, tín hiệu, bảo vệ….Nó được chia thành hai loại : tiếp điểm phụ thường mở và tiếp điểm phụ thường đóng Tiếp điểm phụ thường mở có trạng thái đóng, mở giống như tiếp điểm chính Tiếp điểm phụ thường đóng có trạng thái đóng, mở ngược với tiếp điểm chính

( lực điện từ thắng lực cản lò xo ) Công tắc tơ được giữ ở trạng thái đóng Lúc này nhờ vào bộ phận liên động về cơ khí giữa lõi thép đông và hệ thống tiếp điểm động làm cho tiếp điểm chính đóng lại cung cấp điện cho phụ tải hệ thống tiếp điểm phụ cũng chuyển đổi trạng thái : tiếp điểm thường đóng mở ra và tiếp điểm thường mở đóng lại

Hình 4- 2 Sơ đồ cấu tạo của công tắc tơ xoay chiều

1- cuộn dây; 5- tay đòn ;

2- mạch từ tĩnh 6- tiếp điểm thường mở;

3- nắp động; 7- tiếp điểm thường đóng;

Uđm ctt - Điện áp định mức của công tắc tơ được ghi trong lý lịch

máy hoặc trên nhãn máy

Uđm mạng - Điện áp định mức của mạng điện nơi công tắc tơ được

Iđm ctt – Dòng điện định mức của các tiếp điểm chính của công tắc tơ được ghi trong lý lịch máy hoặc trên nhãn máy

I tt – Dòng điện tính toán của phụ tải

6- Các hư hỏng thường gặp và phương pháp sửa chữa

Công tắc tơ thường hư hỏng ở hệ thống các tiếp điểm, hư hỏng cuộn dây,

hư hỏng bề mặt tiếp xúc giữa lõi thép động và lõi thép tĩnh và hư hỏng các chi tiết cách điện khác

Công việc sửa chữa tiếp điểm chủ yếu là phục hồi lại mặt tiếp xúc bị mài mòn Nếu mức độ mài mòn hoặc rỗ ít thì phải đánh sạch tương tự như sửa chữa cầu dao Nếu tiếp điểm bị mài mòn hoặc rỗ nhiều cần thay thế tiếp điểm mới Tiếp điểm mới thay thế phái có kích thước và vật liệu giống như tiếp điểm cũ

Khi lực ép tiếp điểm không đủ cần thay thế lò xo khác

Khi công tắc tơ phát ra tiếng kêu ta phải kiểm tra cẩn thận lực ép ở tất cả các mối ghép, điều chỉnh sự tiếp giáp giữa lõi thép động và lõi thép tĩnh Để kiểm tra tiếp giáp của lõi thép, ta dùng một tờ giấy trắng, mỏng, mịn đặt vào giữa rồi dùng tay đóng công tắc tơ Căn cứ vào vết in của lõi thép trên mặt giấy

để xác định mức độ tiếp giáp giữa hai lõi thép Để công tắc tơ làm việc êm , bề mặt tiếp giáp phải có trên 70% diện tích mặt lõi thép tính toán Nếu mức độ tiếp giáp ít hơn , hoặc tiếp giáp có khe hở giữa hai lõi thép, phải điều chỉnh lại vị trí lõi thép hoặc cạo sạch mặt tiếp giáp

Các chi tiết cách điện bị hư hỏng phải thay thế Hộp dập hồ quang bị hỏng phải sửa chữa lại

Cuộn dây bị hư hỏng bị hỏng rất khó sửa chữa, nên thay bằng cuộn dây khác Đường kính dây quấn, số vòng và kích thước cuộn dây mới cần đảm bảo đúng như cuộn dây cũ thay thế

BÀI 3-6 KHỞI ĐỘNG TỪ 1- Cấu tạo

Khởi động từ là khí cụ đóng cắt và bảo vệ quá tải cho các động cơ có công suất không lớn lắm Nó gồm có công tắc tơ làm nhiệm vụ đóng cắt và rơ le nhiệt làm nhiệm vụ bảo vệ quá tải Có hai loại khởi động từ là : khởi động từ đơn gồm có một công tắc tơ và một rơ le nhiệt ; khởi động từ kép gồm có hai công tắc tơ và một rơ le nhiệt

2- Mạch điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay một chiều dùng khởi động từ đơn

a- khởi động