KHÍ CỤ ĐIỆN THAM KHẢO

ĐIỆN XÍ NGHIỆP CHƯƠNG KHÍ CỤ ĐIỆN I KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI Khái niệm: Khí cụ điện thiết bị dùng để đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh bảo vệ cho mạch điện, lưới điện, máy điện Phân loại a Theo chức - Đóng cắt: cầu dao, áp tơ mát, cơng tắc… - Điều khiển: công tắc tơ, rơle thời gian, khống chế… - Bảo vệ: áp tơ mát, cầu chì, rơle nhiệt… - Cấu tạo: có tiếp điểm, khơng tiếp điểm b Theo dòng điện: chiều (DC) xoay chiều (AC) c Theo nguyên lý làm việc: điện từ, cảm ứng, nhiệt, tốc độ… d Theo cách vận hành: tay tự động Yêu cầu khí cụ điện - Đảm bảo sử dụng lâu dài với thông số kỹ thuật định mức - Ổn đinh nhiệt, ổn định động, vật liệu chịu nóng tốt có độ bền khí cao - Vật liệu cách điện tốt, bảo đảm làm việc xác an tồn, kích thước phù hợp II KHÍ CỤ ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY CƠNG TẮC (Switch) 1.1 Định nghĩa Cơng tắc loại khí cụ đóng ngắt dòng điện tay, có hai nhiều trạng thái ổn định, dùng để chuyển đổi, đóng ngắt mạch điện cơng suất nhỏ Cơng tắc chịu đước điện áp chiều lên đến 440V điện áp xoay chiều lên đến 500V Cơng tắc bố trí hộp kín đảm bảo yêu cầu cách điện, chống ẩm, chống dầu Cơng tắc điện có bố trí cấu lò xo nên việc đóng cắt xảy nhanh dứt khốt, hạn chế hồ quang Hình 1.1 Cơng tắc vị trí Trang ĐIỆN XÍ NGHIỆP 1.2 Phân loại cấu tạo  Theo hình dạng: o Loại kín o Loại hở o Loại bảo vệ  Theo số pha: o Công tắc pha o Công tắc ba pha  Theo công dụng: o Cơng tắc đóng trực tiếp o Cơng tắc chuyển mạch (hay cơng tắc vạn năng) o Cơng tắc hành trình cuối hành trình Cơng tắc hành trình dùng để đóng ngắt mạch điện điều khiển truyền động điện tự động hố, tùy thuộc vị trí cữ gạt cấu chuyển động khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc, hay tự động ngắt điện cuối hành trình để đảm bảo an tồn Ví dụ: Trong hệ thống lái tàu thủy, u cầu bánh lái phép quay góc 35o trái phải, bánh lái đạt đến giới hạn này, cơng tắc hành trình tác động ngắt tín hiệu điều khiển bánh lái quay 1.3 Các thông số kỹ thuật công tắc  Điện áp định mức Uđm: điện áp lâu dài mạch điện mà công tắc khống chế, điện áp định mức 110V, 220V, 440V chiều 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều  Dòng điện định mức Iđm: dòng điện dài hạn qua tiếp điểm công tắc mà không làm hỏng tiếp điểm  Tuổi thọ khí: Được tính số lần đóng ngắt, thường vào khoảng triệu lần đóng ngắt khơng điện 200 ngàn lần đóng ngắt có dòng điện định mức  Điện áp cách điện: Điện áp thử cách điện 1.4 Các loại công tắc a Công tắc nguồn chiều  Loại cơng tắc xoay Hình 1.2 Cơng tắc nguồn chiều loại vặn vị trí  Dòng điện định mức liên tục 300A  Dòng điện định mức khơng liên tục 400A  Điện áp định mức 36VDC  Vỏ cơng tắt toả sáng điều kiện thiếu ánh sáng giúp cho việc vận hành dễ dàng  Vỏ làm vật liệu carbon đa phân tử nên chống cháy Trang ĐIỆN XÍ NGHIỆP  Tiếp điểm loại cơng tắt thiết kế có tiết diện lớn, điện trở cách điện nhỏ, khơng nóng hoạt động hạn chế tượng sụt áp  Loại công tắc bật Hình 1.3 Cơng tắc nguồn chiều loại bật  Điện áp định mức 12VDC  Dòng điện định mức 25A  Tiếp điểm làm bạc  Có đầu nối dây  Có vị trí đóng (on) ngắt (off) b Cơng tắc nguồn xoay chiều Hình 1.4 Cơng tắc nguồn xoay chiều vị trí cực  Loại cơng tắc cho phép kết nối nhiều nguồn AC khác vào mạch điện  Vị trí “Shore” kết nối điện áp định mức 120V AC  Vị trí “Gen” kết nối điện áp định mức 120V-240V AC  Dòng điện định mức 65A c Công tắc nguồn chiều (DC) xoay chiều (AC)        Hình 1.5 Công tắc nguồn DC-AC Điện áp xoay chiều định mức 250VAC Điện áp chiều định mức 32VDC Dòng xoay chiều định mức 10A Dòng chiều định mức 15A Loại công tắc thường sử dụng nối tiếp với CB (Circuit Breaker) Lý tưởng cho việc điều khiển máy bơm nước bẩn đáy tàu Có thể lắp đặt nhanh chóng Trang ĐIỆN XÍ NGHIỆP c Cơng tắc hành trình Hình 1.6 Cơng tắc hành trình kiểu ép kiểu lăn Cơng dụng: Dùng để hạn chế hành trình làm việc cấu truyền động Ví dụ hạn chế góc mở bánh lái TAY KHỐNG CHẾ (BỘ KHỐNG CHẾ) 2.1 Khái niệm  Tay khống chế thiết bị điện sử dụng để điều khiển thiết bị điện có cơng suất trung bình nhỏ Tay khống chế thường có từ đến 11 vị trí điều khiển, chuyển đổi mạch điện tay gạt vôlăng xoay, điều khiển trực tiếp thiết bị điện, máy điện như: khởi động, thay đổi tốc độ, đảo chiều, dừng…  Trên tàu thủy, tay khống chế thường sử dụng để điều khiển động tời kéo, tời neo, cần cẩu nhỏ… 2.2 Phân loại  Phân loại theo chức điều khiển  Tay khống chế điều khiển: Có kích thước nhỏ, nhiều vị trí điều khiển, sử dụng để chuyển mạch điều khiển hệ thống điện thủy lực…thông qua cấu trung gian công tắc tơ, van điện từ  Tay khống chế động lực (tay trang):Có kích thước lớn, khống chế tải có dòng vài trăm A, sử dụng để điều khiển trực tiếp tải có cơng suất trung bình Chẳng hạn sử dụng tay trang để khởi động, thay đổi tốc độ, đảo chiều, dừng động điện có cơng suất đến 50kW  Phân loại theo kết cấu  Tay khống chế hình trống: Đóng ngắt tiếp điểm vị trí tương đối vành trượt tĩnh động  Tay khống chế hình cam: Đóng ngắt vị trí biên độ cam khác 2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Hình 1.7 vẽ minh họa cấu tạo tay khống chế hình trống Tay khống chế có vị trí, vị trí vị trí điều khiển 3’, 2’, 1’, 0, 1, 2, Trong sơ đồ tiếp điểm, tay khống chế có cặp tiếp điểm 7-8, 9-10 Tiếp điểm 7-8 đóng tay khống chế đặt vị trí 3’, 2’, 1’, Tiếp điểm 9-10 đóng tay khống chế đặt vị trí ’, 0, 1, 2, Trang ĐIỆN XÍ NGHIỆP Hình 1.7 Tay khống chế hình trống Hình 1.8 Tay khống chế hình cam Trang ĐIỆN XÍ NGHIỆP Hình 1.8 minh họa cấu tạo hoạt động tay khống chế hình cam, cam khơng dẫn điện mà tác động đóng mở tiếp điểm bố trí xung quanh cam Các cam có biên độ khác đóng tiếp điểm có biên độ cam lớn ngắt tiếp điểm có biên độ cam nhỏ 2.4 Các thống số kỹ thuật  Điện áp định mức Uđm : Là điện áp làm việc lâu dài mạch điện mà tay khống chế điều khiển, điện áp định mức 110V, 220V, 440V chiều 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều  Dòng điện định mức Iđm: Là dòng điện cho phép qua tiếp điểm tay khống chế mà khơng làm hỏng tiếp điểm, thường chọn dòng định mức tay khống chế 1.3 lần dòng định mức tải (nếu tải động điện xoay chiều)  Tuổi thọ khí: Được tính số lần đóng ngắt, thường vào khoảng vài trăm ngàn lần đóng ngắt khơng điện 100 ngàn lần đóng ngắt có dòng điện định mức  Điện áp cách điện: Điện áp thử cách điện PHÍCH CẮM - Ổ CẮM Hình 1.9 Phích cắm ổ cắm 3.1 Phích cắm Phích cắm thường chế tạo với điện áp định mức 250V, dòng điện định mức 10A, tuổi thọ khí khoảng 5000 lần thao tác  Dòng điện đóng điện: 12,5A  Dòng điện cắt: 12,5A  Dòng thời gian chu kỳ giây  Dây nối điện : - Đối với phích cắm: tối thiểu 0.75mm 2, tối đa 1mm2 - Lỗ cắm tối thiểu 1mm2, tối đa 2.5mm2 3.2 Ổ cắm Ổ cắm thiết bị thường dùng để nối chuyển tiếp thường chế tạo theo thông số kỹ thuật sau:  Điện áp định mức 250VAC  Dòng điện định mức 10A  Tuổi thọ khí 5.000 lần thao tác  Dòng điện đóng 12.5A  Dòng điện cắt 12.5A  Vị trí lắp đặt dây dẫn nối điện thẳng đứng tối 1mm2 –2.5mm2 Trang ĐIỆN XÍ NGHIỆP 3.3 Các loại phích cắm ổ cắm thường dùng a Phích cắm-ổ cắm kín nước Hình 1.10 Phích cắm - ổ cắm kín nước  Loại phích căm-ổ cắm làm từ hợp kim crơm kẽm  Thường sử dụng boong tàu kín nước  Điện áp định mức 12÷32V DC  Dòng điện định mức 15A  Có tiếp điểm để đấu nối  Miếng cao su đính kèm dùng để đậy cách ly ổ cắm với nước khơng sử dụng phích cắm b Phích cắm-ổ cắm dạng hình Y Hình 1.11 Phích cắm -ổ cắm dạng hình Y  Thiết bị thường dùng để chia nguồn điện làm đôi cho thiết bị sử dụng điện khác  Các đầu nối có khóa bảo vệ  Loại cách ly nước nên thích hợp sử dụng nơi ẩm ước c Phích căm-ổ cắm tích hợp  Dòng điện định mức phích cắm 30A  Dòng điện định mức ổ cắm 20A Hình 1.12 Phích cắm - ổ cắm tích hợp  Loại thiết bị giúp cho người sử dụng lựa chọn loại ổ cắm phích cắm thích hợp sử dụng  Thiết bị cách ly nước Trang ĐIỆN XÍ NGHIỆP  Các tiếp điểm, đầu nối bên cách ly với bên nên an toàn sử dụng d Phích cắm- ổ cắm AC Hình 1.13 Phích cắm- ổ cắm AC      Loại ổ cắm thường dùng hệ thống điện xoay chiều Ổ cắm có dòng điện định mức 15A Ổ cắm có thiết bị chống nước Phích cắm có dòng định mức 20A Phích cắm có dây dẫn dính liền nên an toàn sử dụng nơi ẩm ướt NÚT NHẤN ( Switch-Push Button) 4.1 Định nghĩa Nút nhấn gọi nút điều khiển, loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa thiết bị điện từ khác nhau, dụng cụ báo hiệu, để chuyển đổi mạch điện điều khiển, tín hiệu, liên động, bảo vệ vv… mạch điện chiều điện áp đến 440V mạch xoay chiều điện áp đến 500V, tần số 50Hz  Nút nhấn dùng phổ biến việc khởi động, dừng đảo chiều quay động điện cách đóng ngắt mạch cuộn dây hút công tắc tơ, khởi động từ mắc mạch động lực động  Nút nhấn thường đặt bảng điều khiển, tủ điện, hộp nút ấn  Nút nhấn thường nghiên cứu chế tạo để làm việc mơi trường khơng ẩm ướt, khơng có hố chất bụi bẩn  Nút nhấn bền tới 1.000.000 lần đóng khơng tải 200.000 lần đóng có tải 4.2 Phân loại cấu tạo - Theo hình dạng bên ngồi ta chia nút nhấn thành loại:  Nút nhấn kiểu hở đặt bề mặt giá đặt bảng điện, hộp nút ấn hay tủ điện Hình 1.14 Nút ấn kiểu hở  Nút nhấn kiểu bảo vệ đặt vỏ nhựa hay vỏ sắt có hình hộp Nút nhấn kiểu bảo vệ chống nước đặt vỏ kín khít để tránh khỏi nước lọt vào Trang ĐIỆN XÍ NGHIỆP  Nút nhấn kiểu bảo vệ chống bụi, nước đặt vỏ cacbua đúc kín khít để chống ẩm bụi lọt vào Hình 1.15 Nút nhấn kiểu bảo vệ chống nước tàu  Nút nhấn kiểu chống nổ dùng hầm lò, nơi có khí nổ lẫn khơng khí Cấu tạo đặc biệt kín khít khơng lọt tia lửa đặc biệt vững để không bị phá vỡ nổ - Theo cấu tạo bên ta có nút nhấn có đèn báo, khơng có đèn báo 4.3 Ngun lý hoạt động  Nút nhấn có đặc tính tự hồn ngun, có nghĩa tác động lực lên tiếp điểm nút ấn thay đổi trạng thái, ngừng tác động tiếp điểm tự trở trạng thái cũ  Loại nút ấn có chốt cài sử dụng nút ấn bình thường (tự hoàn nguyên) sử dụng chế độ cài Sau tác động, tiếp điểm thay đổi trạng thái, ngừng tác động tiếp điểm tự trở trạng thái cũ, thực cài (thường sử dụng thao tác xoay nút nhấn) tiếp điểm trạng thái có tác động ngừng cài 4.4 Các thống số kỹ thuật  Điện áp định mức Uđm: Điện áp làm việc lâu dài mạch điện mà nút ấn khống chế, điện áp định mức 110V, 220V, 440V chiều 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều  Tuổi thọ khí: Được tính số lần đóng ngắt, thường vào khoảng triệu lần đóng ngắt khơng điện 200 ngàn lần đóng ngắt có dòng định mức  Điện áp cách điện: Điện áp thử cách điện CẦU DAO ( THROW KNIFE SWITCH ) 5.1 Định nghĩa Cầu dao loại khí cụ đóng ngắt dòng điện tay đơn giản sử dụng mạch điện có điện áp nguồn cung cấp đến 220V điện chiều 380V điện xoay chiều Cầu dao thường dùng để đóng ngắt mạch điện cơng suất nhỏ làm việc khơng cần thao tác đóng ngắt nhiều lần Nếu điện áp cao mạch điện có cơng suất trung bình lớn cầu dao thường làm nhiệm vụ đóng ngắt khơng tải Vì trường hợp ngắt mạch hồ quang sinh lớn, tiếp xúc bị phá huỷ thời gian ngắn khơi mào cho việc phát sinh hồ quang pha; từ vật liệu cách điện bị hỏng, nguy hiểm cho thiết bị người thao tác Cầu dao cần đảm bảo ngắt điện tin cậy thiết bị dùng điện khỏi nguồn điện áp Do khoảng cách tiếp xúc điện đến đi, tức chiều dài lưỡi dao cần phải lớn 50mm Đôi cầu dao người ta bố trí cầu chì để bảo vệ ngắn mạch 5.2 Phân loại cấu tạo  Theo kết cấu, người ta chia cầu dao làm loại cực, cực, cực cực Trang ĐIỆN XÍ NGHIỆP Hình 1.16 Các loại cầu dao thơng thường  Người ta chia cầu dao loại có tay nắm hay tay nắm bên Ngoài có cầu dao ngã cầu dao hai ngã  Theo điện áp định mức: 250V 500V  Theo dòng điện định mức: 15, 25, 30 (40), 60, 75, 100, 150, 350, 600, 1000A  Theo vật liệu cách điện, có loại đế sứ đế nhựa bakêlit, đế đá  Theo điều kiện bảo vệ, có loại khơng có hộp, có loại có hộp che chắn ( nắp nhựa, nắp gang, nắp sắt vv…)  Theo yêu cầu sử dụng, người ta chế tạo cầu dao có cầu chì bảo vệ loại khơng có cầu chì bảo vệ III KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CẦU CHÌ (Fuse) 1.1 Định nghĩa  Cầu chì loại khí cụ dùng để bảo vệ thiết bị lưới điện tránh khỏi dòng điện ngắn mạch Nó thường dùng để bảo vệ đường dây dẫn, máy biến áp, động điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng.Từ cầu chì có nguồn gốc xuất phát từ tiếng latinh ‘fusus’ có nghĩa tan Cầu chì sử dụng từ người phát minh điện  Cầu chì có đặc điểm đơn giản, kích thước bé, khả cắt lớn giá thành thấp nên ngày ứng dụng rộng rãi  Các phần tử cầu chì dây chảy (để cắt mạch điện cần bảo vệ) thiết bị dập tắt hồ quang để dập tắt hồ quang phát sinh sau dây chảy bị đứt Ở mạch điện hạ người ta không cần dùng thiết bị dập tắt hồ quang 1.2 Các loại cầu chì Cầu chì sản xuất nhiều hình dạng kích thước khác Trên thị trường có nhiều loại cầu chì, có hai loại chính: a Cầu chì ống Cầu chì ống thường có loại bản:  Loại 1: hai đầu bọc sắt, thân làm thuỷ tinh dây chảy làm chì dùng để nối hai đầu cầu chì lại với  Loại 2: Tương tự loại thân làm sợi thuỷ tinh  Loại 3: Tương tự loại dây chảy làm vật liệu ribbon  Loại 4: Dây chảy hợp kim mỏng làm từ kẽm đồng thau Loại cầu chì ống sử dụng rộng rãi nhiều ứng dụng khác Hiện người ta chế tạo cầu chì chịu điện áp định mức gần 10.000 volt dòng điện định mức khoảng 0.002÷10.000ampe Ngồi ra, cầu chì ống dùng để bảo vệ q nhiệt với nhiệt độ khoảng: 65÷410 oF Trang 10 ĐIỆN XÍ NGHIỆP hình 1.25) thời điểm phải thấp đường đặc tính đối tượng bảo vệ (đường 2, hình 1.25)  Đường đặc tính thực tế cầu chì biểu thị đường cong  Trong miền tải lớn (vùng B), cầu chì bảo vệ đối tượng  Trong miền tải nhỏ (vùng A), cầu chì khơng bảo vệ đối tượng Hình 1.25 Đặc tính ampe-giây cầu chì  Trong thực tế, tải không lớn (1.5-2Iđm) phát nóng cầu chì diễn chậm phần lớn nhiệt lượng tỏa môi trường xung quanh Do cầu chì khơng bảo vệ tải nhỏ Trị số dòng điện mà dây chảy cầu chì bị chảy đứt đạt tới nhiệt độ giới hạn gọi dòng điện giới hạn (Igh)  Để dây chảy cầu chì khơng chảy đứt dòng điện làm việc định mức Iđm, cần phải đảm bảo điều kiện Igh > Iđm Để bảo vệ tốt nhạy, dòng điện giới hạn phải khơng lớn dòng định mức nhiều  Đối với đồng : Igh / Iđm = 1.6÷2  Đối với chì : Igh / Iđm = 1.25÷1,45  Đối với hợp kim chì thiết : Igh / Iđm = 1.15  Dòng điện định mức cầu chì lựa chọn cho chạy liên tục qua dây chảy, chỗ phát nóng lớn dây chảy khơng làm cho kim loại bị oxy hóa mức biến đổi đặc tính bảo vệ; đồng thời nhiệt phát phận bên ngồi cầu chì khơng vượt trị số ổn định  Khi chọn mua cầu chì cần phải ý vào yếu tố :  Điện áp định mức  Dòng điện định mức  Thời gian trì hỗn cầu chì  Ngồi người sử dụng cần phải tham khảo phạm vi ứng dụng thông tin hướng dẫn sử dụng nhà sản xuất cung cấp…  Dòng định mức cầu chì: dòng điện lớn qua cầu chì mà khơng làm đứt cầu chì Dòng định mức ln ln đựơc ghi vòng sắt hai đầu cầu chì  Điện áp định mức cầu chì: thể khả dập tắt hồ quang tức cầu chì bị nóng chảy điện áp lớn dùng để ngăn tượng phóng điện Nói cách khác, cầu chì bị đứt tất điện áp mà nhỏ điện áp định mức khơng thể gây tượng phóng điện khoảng trống cầu chì Vì chọn cầu chì, ta phải chọn cầu chì có điện áp định mức cao điện áp bảo vệ mạch điện Trang 13 ĐIỆN XÍ NGHIỆP CB ( CIRCUIT BREAKER) 2.1 Định nghĩa CB ( circuit breakers) thiết bị dùng để đóng ngắt bảo vệ mạch điện Chức CB gần giống cầu chì CB tự động ngắt mạch có cố ngắn mạch gây nên dòng hay nhiệt, nên có người ta gọi cầu dao tự động aptomat Sự khác biệt CB cầu chì CB sử dụng lại CB bảo vệ mạch điện cách ngắt mạch, muốn sử dụng lại ta cần khởi động lại (reset) Ngồi CB sử dụng thiết bị điều khiển Để thay cho việc đóng mở CB tay, thiết kế mạch điện để đóng mở CB tự động 2.2 Cấu tạo CB CB thơng thường có phận chính: Sườn, tiếp điểm khí, phận triệt hồ quang, đầu nối dây phận đóng ngắt Hình 1.26 Các phận CB Hình 1.27 Cấu tạo chi tiết CB  Sườn: dùng để bảo vệ phận bên cách ly người Ngoài khung CB dùng để gắn kết phận khác với Sườn CB định kích thước vật lý, dòng điện điện áp lớn qua CB  Các tiếp điểm khí: dùng để đóng mở CB  Bộ phận triệt hồ quang: Dùng để hạn chế, chia nhỏ dập tắt hồ quang tiép điểm CB ngắt dòng điện Bộ phận dập hồ quang thực chất tiếp điểm mắt nối tiếp với Trang 14 ĐIỆN XÍ NGHIỆP Nơi chia nhỏ hồ quang Tiếp điểm Hình 1.28 Bộ phận triệt hồ quang Các CB dùng mạch cơng suất lớn thường có phận triệt hồ quang Còn CB dùng mạch điện công suất nhỏ như: mạch đèn chiếu sáng thường khơng có  Các đầu nối dây : Dùng để nối CB với nguồn tải  Bộ phận đóng ngắt : nhạy cố tải Bộ phận đóng ngắt sử dụng: nhiệt đơ, từ tính, hai 2.4 Các loại CB Hình 1.29 CB có bảo vệ chống dòng rò 2.3 Nguyên lý làm việc CB CB sử dụng nam châm mắt nối tiếp với tải Khi dòng điện tải bình thường, nam châm khơng đủ lực từ để di chuyển đóng ngắt Vì tiếp điểm trạng thái đóng Hình 1.30 Hình tiếp điểm dòng tải bình thường Trang 15 ĐIỆN XÍ NGHIỆP Khi dòng qua cuộn dây tăng lên lực từ tăng lên.Khi đóng ngắt bị nam châm hút.Tiếp điểm mở dòng điện bị ngắt Hình 1.31 Hình tiếp điểm dòng tải tăng lên 2.4 Các thống số kỹ thuật  Điện áp định mức Uđm: Là giá trị điện áp làm việc dài hạn thiết bị điện aptomat đóng ngắt  Dòng điện định mức Iđm: Là dòng điện làm việc lâu dài aptomat, dòng định mức aptomat thường chọn 1.21.5 lần dòng định mức thiết bị bảo vệ  Dòng điện tác động Itđ : Là dòng aptomat tác động, tùy thuộc loại phụ tải mà tính chọn I tác động khác Với động điện không đồng ba pha rotor lồng sóc thường Itđ = (1,21,5)It, với It dòng định mức thiết bị cần bảo vệ Hình bên mơ tả cách sử dụng CB hệ thống phân phối điện CB1 CB tổng, chịu dòng tồn tải CB2 chịu dòng tải: 1,2,3 CB3 chịu dòng tải:5,6 Nếu tất CB có dòng điện tác động tải tải làm nhảy CB : CB1,CB3 CB8 Khi tất tải bị ngắt nguồn hết có tải tải Để tránh tình trạng xảy cần phải chọn CB1 có dòng điện tác động lớn nhất, CB2 CB3 có dòng điện tác động vừa CB lại có dòng điện tác động nhỏ Khi tải tải CB8 ngắt liền, CB1 CB3 khơng bị ảnh hưởng Hình 1.32 Sơ đồ CB hệ thống RƠLE (RELAY) 3.1 Định nghĩa Rơle thiết bị tự động đóng, cắt tiếp điểm dựa thay đổi đại lượng như: dòng điện, điện áp, nhiệt độ, điện trở… 3.2 Phân loại Trang 16 ĐIỆN XÍ NGHIỆP Rơle sử dụng rộng rãi hệ thống trang bị điện tàu tự động, truyền tin tín hiệu Rơle có nhiều loại chia thành loại sau:  Theo nhiệm vụ  Rơle điều khiển  Rơle bảo vệ  Rơle tín hiệu  Rơle trung gian  Theo tham số vật lý  Rơle theo tham số điện (I,U,P,f)  Rơle theo tham số (chuyển dịch, vận tốc)  Theo nguyên lý làm việc  Rơle điện từ (electromagnetic relay)  Rơle từ điện  Rơle điện động  Rơle nhiệt (thermal relay )  Rơle điện trở (resistor relay)  Rơle cảm ứng  Rơle tốc độ (speed relay )  Rơle thời gian (time relay )  Rơle điện tử (electronic relay) 3.3 Rơle điện từ (electromagnetic relay) a Khái niệm công dụng  Rơle điện từ loại khí cụ điện thường dùng để đóng ngắt mạch điện tự động Rơle điện từ thường dùng mạch khởi động động cơ, mạch điều khiển từ xa, mạch chống trộm…  Rơle điện từ có loại :  Rơle điện từ chiều: Dùng để điều khiển mạch điện chiều  Rơle điện từ xoay chiều: Dùng để điều khiển mạch điện xoay chiều b Cấu tạo nguyên tắc hoạt động rơle điện từ  Rơle điện từ có phận sau: lõi từ, cuộn dây, tiếp điểm thường đóng, tiếp điểm thường mở, phần ứng, lò xo  Khi dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh lực hút điện từ hút phần ứng phía tiếp điểm C1 Lực hút điện từ có giá trị tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện tỷ lệ nghịch với khoảng cách khe hở mạch từ: ki F= δ Trang 17 ĐIỆN XÍ NGHIỆP Hình 1.33 Cấu tạo hình dạng bên ngồi rơle điện từ  Khi dòng điện cuộn dây nhỏ dòng tác động i Itđ lực hút điện từ nhỏ lực kéo lò xo F  Flx, phần ứng đứng yên  Khi i Itđ lực hút điện từ lớn lực kéo lò xo F  Flx, phần ứng bị hút phía làm cho khe hở mạch từ nhỏ nhất, tức bị hút phía C1 Khi khe hở mạch từ nhỏ, lực hút tăng, phần ứng hút dứt khoát phía C1  Khi dòng điện cuộn dây giảm i Itđ lực lò xo thắng lực hút điện từ Lò xo kéo động khỏi phần tĩnh, khe hở mạch từ tăng, lực điện từ giảm, lò xo kéo dứt khốt phần ứng phía C2 c Các thông số  Điện áp định mức cuộn hút: điện áp cấp cho cuộn hút làm việc chế độ lâu dài Điện áp chiều 9V, 12V, 24V, 110V, 220V, 440V, 24V, 110V, 220V, 440V xoay chiều Điện áp ghi cuộn hút  Điện áp định mức Uđm: Điện áp làm việc lâu dài mạch điện mà rơle khống chế, điện áp định mức 24V, 110V, 220V, 440V chiều 24V, 110V, 127V, 380V, 500V xoay chiều  Dòng điện định mức Iđm: Dòng điện dài hạn qua tiếp điểm rơle mà không làm hỏng tiếp điểm  Tuổi thọ khí: Được tính số lần đóng ngắt, thường vài trăm ngàn lần đóng ngắt khơng điện trăm ngàn lần đóng ngắt có dòng định mức  Điện áp cách điện: Điện áp thử cách điện  Thời gian tác động: Là khoảng thời gian trễ từ lúc dòng điện vượt giá trị tác động đến lúc phần động hút hoàn toàn vào phần tĩnh, thường vào khoảng từ 220ms  Tần số tác động: Là số lần tác động đơn vị thời gian 3.4 Rơle nhiệt (thermal relay) a Khái niệm cơng dụng Rơle nhiệt loại khí cụ, để bảo vệ động mạch điện khỏi bị tải, thường dùng kèm với khởi động từ, côngtắctơ Nó dùng điện áp xoay chiều đến 500V, tần số 50Hz Một số kết cấu rơle nhiệt có dòng điện định mức đến 150A, dùng lưới điện chiều, có điện áp đến 440V Rơle nhiệt đặt tủ điện, bảng điện, đằng trước đằng sau phận cắt dây dẫn Rơle nhiệt khơng có tác động tức thời theo trị số dòng điện có qn tính nhiệt Trang 18 ĐIỆN XÍ NGHIỆP lớn, phải có thời gian để phát nóng Do đó, làm việc có thời gian từ vài giây đến vài phút Vì dùng để bảo vệ ngắn mạch Thường dùng rơle nhiệt để bảo vệ tải, người ta phải đặt kèm với cầu chì để bảo vệ ngắn mạch b Nguyên lý làm việc Nguyên lý chung rơle nhiệt dựa sở tác dụng nhiệt dòng điện Ngày người ta ứng dụng rộng rãi rơle nhiệt có phiến kim loại kép Nguyên lý tác dụng loại rơle dựa khác hệ số giãn nỡ dài hai kim loại bị đốt nóng Do phần tử rơle phiến kim loại kép (bimêtan) cấu tạo từ hai kim loại Một có hệ số giãn nỡ dài bé (thường dùng invar có thành phần 36%Ni, 64% Fe), có hệ số giãn nở dài lớn (thường dùng đồng thau thép crơm-niken) Cụ thể đồng thau có hệ số giãn nở nhiệt lớn gấp 20 lần invar Hai kim loại ghép chặt với thành phiến phương pháp cán nóng, phương pháp hàn Khi bị đốt nóng, phiến kim loại kéo uốn cong phía kim loại có hệ số giãn nở bé Sự phát nóng có dòng điện trực tiếp qua phiến gián tiếp qua phần tử điện trở phát nóng đặt bao quanh phiến kim loại kép Khi dòng tải bình thường, phiến kim loại khơng bị nung nóng.Vì vậy, không bị uốn cong tiếp điểm trạng thái đóng Khi dòng điện tải tăng lên nung nóng phiến kim loại làm cong lại.Tiếp điểm mở Hình 1.34 Tiếp điểm dòng tải bình thường có dòng q tải Trang 19 ĐIỆN XÍ NGHIỆP Hình 1.35 Hình dạng bên rơle nhiệt 3.5 Rơle điện tử Rơle bảo vệ với mạch điện tử khí cụ điện phục vụ kiểm tra phát nóng động máy phát điện Nó có điểm tương tự với rơle nhiệt truyền thống chức dò tìm như: q tải dẫn đến phát nhiệt, cân phụ tải pha thiếu pha Ngồi có chức phụ khác:  Kiểm tra nhiệt độ động nhờ thiết bị dò PTC ( tăng điện trở với nhiệt độ)  Khởi động “sao- tam giác”  Bảo vệ tắc nghẽn kẹt vượt ngẫu lực định mức (đối với máy nghiền, máy tán, máy nhào trộn v.v…) 3.6 Rơle thời gian  Rơle thời gian rơle có chức tạo thời gian trì cần thiết truyền tín hiệu từ thiết bị sang thiết bị khác  Trong hệ thống điều khiển, rơle thời gian sử dụng tạo thời gian trễ cho cấu tác động điều khiển, bảo vệ…Ví dụ hệ thống đèn xanh đỏ nút giao thông, rơle thời gian trì đèn xanh sáng 30 giây, đèn vàng sáng giây, đèn đỏ sáng 45 giây…hoặc hệ thống bảo vệ tải động điện, động bị tải, rơle thời gian trì vài giây trước tác động bảo vệ dừng động cơ, cho phép loại bỏ tải thời gian ngắn mà động chịu  Có nhiều nguyên tắc tạo trễ rơle thời gian:  Tạo trễ khí (cơ cấu đồng hồ quay tính thời gian)  Tạo trễ điện từ (sử dụng dòng điện cảm ứng tạo thời gian trễ)  Tạo trễ mạch điện tử  Loại tạo trễ khí thủy lực có kích thước cồng kềnh giá thành đắt nên ngày sử dụng Hiện loại rơle thời gian điện từ điện tử sử dụng rộng rãi Rơle thời gian kiểu thuỷ lực Cuộn hút quấn lõi từ (Hình 1.39) cấp điện hút nắp từ động Lò xo bị kéo căng tiếp điểm khơng đóng Pít tông chuyển động chậm dầu nhờn xilanh cản lại Do tiếp điểm đóng chậm (hoặc nhả chậm) Trang 20 ĐIỆN XÍ NGHIỆP Khi cuộn hút bị cắt điện trình nhã diễn chậm Loại dùng cho cuộn hút xoay chiều chiều Rơle thời gian kiểu điện từ Loại sử dụng dòng DC (Hình 1.38) Mạch từ trụ mạch từ chử nhật dẹt có đặt vòng ngắn mạch bao quanh Tiếp điểm rơle gắn nắp từ động Khi đóng hay cắt điện cuộn hút 4, từ thông lõi từ biến thiên làm xuất dòng điện cảm ứng vòng ngắn mạch Từ trường vòng ngắn mạch chống lại từ trường sinh nó, tốc độ biến thiên từ thông cuộn hút chậm lại Kết thời gian tác động rơle chậm lại Chỉnh định thời gian cách: chỉnh độ căng lò xo 6, độ căng lò xo 7, khe hở nắp từ động trụ Hình 1.36.Rơle thời gian kiểu điện từ Hình 1.37 Rơle thời gian kiểu thủy lực Hình 1.38 Rơle thời gian tạo trễ mạch điện tử CÔNGTẮCTƠ 4.1 Định nghĩa Cơng tắc tơ loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa tự động nút ấn mạch điện lực có phụ tải, điện áp đến 500V,dòng điện đến 600A 4.2 Đặc điểm cơngtắctơ Cơng tắc tơ có hai vị trí: đóng -cắt, chế tạo có số lần đóng cắt lớn, tần số đóng cắt lên đến 1500 lần 4.3 Phân loại côngtắctơ Côngtắctơ hạ áp thường dùng kiểu khơng khí, phân nhiều loại sau:  Theo nguyên lý truyền động: ta có cơngtắctơ kiểu điện từ (truyền điện lực hút điện từ), kiểu ép, kiểu thuỷ lực Trên tàu thủy ta hay gặp côngtắctơ kiểu điện từ xoay chiều có ba cặp tiếp điểm chính, 26 cặp tiếp điểm phụ Trang 21 ĐIỆN XÍ NGHIỆP  Theo dạng dòng điện: ta có cơngtắctơ điện chiều cơngtắctơ điện xoay chiều  Theo kết cấu: côngtắctơ dùng nơi hạn chế chiều cao (ví dụ bảng điện gầm xe) nơi hạn chế chiều rộng (ví dụ buồng điện tàu) 4.4 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động cơngtắctơ điện từ a Loại có lò so dạng ép Hình 1.39 Cấu tạo cơngtắctơ điện từ có lò so dạng ép  Cơngtắctơ kiểu điện từ có phận sau: Hệ thống tiếp điểm chính, hệ thống dập hồ quang, cấu điện từ hệ thống tiếp điểm phụ  Khi khơng có dòng điện chạy qua, tiếp điểm trạng thái mở bị lò so đẩy  Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây sinh từ trường hút phần ứng lên Nếu lực hút thắng lực ép lò xo tiếp điểm đóng lại  Khi ngắt điện khơng có từ trường sinh lực hút khơng còn, tiếp điêm bị lò so đẩy xuống lại c Loại có lò so dạng kéo  Khi khơng có dòng điện chạy qua cuộn dây khơng có lực điện từ sinh ra, lò so co lại tiếp điểm trạng thái đóng  Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, lực hút thắng lực kéo lò so tiếp điểm ngắt  Khi ngắt điện, lò so co lại kéo tiếp điểm chỗ cũ Trang 22 ĐIỆN XÍ NGHIỆP Tiếp điểm thường đóng Nam châm điện Lò xo Hình 1.40 Cơngtăctơ điện từ có lò so dạng kéo 4.5 Các thơng số a Điện áp định mức Uđm  Là điện áp mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chinh phải đóng cắt  Điện áp định mức có cấp 110V, 220V, 440V chiều 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều  Cuộn dây hút làm việc bình thường điện áp giới hạn 85÷105% điện áp định mức cuộn dây b Dòng điện định mức Iđm  Điện áp định mức dòng điện định mức qua tiếp điểm chế độ làm việc gián đoạn-lâu dài, nghĩa chế độ này, thời gian cơngtắctơ trạng thái đóng khơng lâu  Dòng điện định mức cơngtắctơ hạ áp thơng dụng có cấp 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 600A  Nếu cơngtắctơ đặt tủ điện dòng điện định mức phải lấy thấp 10% làm mát Trong chế độ làm việc dài hạn, dòng điện cho phép thơng qua cơngtắctơ phải lấy thấp so với dòng điện định mức c Khả cắt khả đóng  Đó dòng điện cho phép qua tiếp điểm cắt đóng mạch  Khả cắt cơngtắctơ điện xoay đạt bội số đến 10 lần dòng điện định mức với phụ tải điện cảm d Tuổi thọ cơngtắctơ  Được tính số lần đóng mở Sau số lần đóng mở ấy, cơngtắctơ hỏng khơng dùng Sự hư hỏng độ bền khí hay độ bền điện  Độ bền sát định số lần đóng cắt khơng tải Cơngtắctơ đại đạt tuổi thọ khí đến 10÷20 triệu lần thao tác  Độ bền điện xác định số lần đóng cắt tiếp điểm có tải định mức Hiện có cơngtắctơ đạt tuổi thọ điện tới triệu lầm thao tác e Tính ổn định lực điện động, ổn định nhiệt  Cơngtắctơ có tính ổn đinh lực điện động có nghĩa tiếp điểm cho phép dòng điện lớn qua mà lực điện động sinh không làm tách rời tiếp điểm  Thường qui định lấy dòng điện thử 10 lần dòng điện định mức Trang 23 ĐIỆN XÍ NGHIỆP  Khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua khoảng thời gian cho phép, tiếp điểm khơng bị hư hỏng Hình 1.41 Hình dạng bên ngồi Cơngtăctơ điện từ Trang 24 ĐIỆN XÍ NGHIỆP KHỞI ĐỘNG TỪ 5.1 Định nghĩa Khởi động từ loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng ngắt, đảo chiều bảo vệ tải (nếu có lắp thêm rơle nhiệt ) động điện khơng đồng ba pha có rotor lồng sốc 5.2 Các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu  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 tải lâu dài (trường hợp có rơle nhiệt kèm)  Thỏa mãn điều kiện khởi động động điện khơng đồng lồng sóc có bội số dòng điện khởi động lớn từ 5÷7 lần dòng định mức 5.3 Các loại khởi động từ Khởi động từ có côngtắctơ gọi khởi động từ đơn, thường dùng để điều khiển đóng ngắt động điện Khởi động từ có hai cơngtăctơ gọi khởi động từ kép (hoặc gọi khởi động từ đảo chiều) dùng để thay đổi chiều quay động điện điều khiển Muốn bảo vệ ngắn mạch thường lắp thêm cầu chì Cách phân loại khởi động từ :  Theo điện áp định mức cuộn dây hút: 36V, 127V, 220V, 380V 500V  Theo kết cấu bảo vệ chống tác động môi trường xung quanh: hở, bảo vệ, chống bụi, nước, chống nổ  Theo khả làm biến đổi chiều quay động điện: không đảo chiều đảo chiều  Theo số lượng loại tiếp điểm: thường mở, thường đóng 5.4 Nguyên lý làm việc Nguyên lý làm việc khởi động từ đơn giản, giải thích sơ đồ lắp ráp điện sơ đồ nguyên lý cụ thể sau: Trang 25 ĐIỆN XÍ NGHIỆP Hình 1.42 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động khởi động từ Khi nhấn nút Start, cuộn dây M cung cấp điện áp Khi phần ứng bị hút lõi thép tĩnh làm đóng tiếp điểm thường mở để cung cấp điện cho động khởi động, đồng thời đóng tiếp điểm phụ thường mở để trì điện áp cho cuộn dây buông tay khỏi nút ấn khởi động Các tiếp điểm phụ thường đóng lúc mở Khi động quay Khi nhấn nút Stop, cuộn nam châm điện điện Khi tiếp điểm tiếp điểm phụ thường mở mở ra, tiếp điểm phụ thường đóng đóng lại Khi động dừng lại Khi có tải động cơ, rơle nhiệt thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, ngắt khởi động từ dừng động điện PHANH HÃM ĐIỆN TỪ 6.1 Định nghĩa: Phanh hãm điện từ cấu điện từ dùng để hãm chuyển động quay cách kẹp chặt trục động 6.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Bình thường cuộn dây nam châm khơng có điện, lò xo đối trọng tác động vào cấu đòn bẩy để guốc phanh đai phanh ép siết chặt vào trục động Khi động cung cấp điện đồng thời với cuộn dây 1, nam châm hút nắp từ động, gây chuyển động lên cấu đòn bẩy, kéo căng lò xo nâng đối trọng nới lỏng trục động Khi sử dụng phanh hãm điện từ thiết phải cung cấp điện nguồn với nguồn điện cung cấp cho động điện Trang 26 ĐIỆN XÍ NGHIỆP Hình 1.43 Sơ đồ động học phanh hãm điện từ a) Phanh guốc lò xo; b) Phanh guốc có đối trọng; c) Phanh đai lò xo; d)Phanh đai có đối trọng Trang 27 ... khiển, loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa thiết bị điện từ khác nhau, dụng cụ báo hiệu, để chuyển đổi mạch điện điều khiển, tín hiệu, liên động, bảo vệ vv… mạch điện chiều điện áp đến 440V... ngắt khơng điện 200 ngàn lần đóng ngắt có dòng định mức  Điện áp cách điện: Điện áp thử cách điện CẦU DAO ( THROW KNIFE SWITCH ) 5.1 Định nghĩa Cầu dao loại khí cụ đóng ngắt dòng điện tay đơn... Rơle điện từ loại khí cụ điện thường dùng để đóng ngắt mạch điện tự động Rơle điện từ thường dùng mạch khởi động động cơ, mạch điều khiển từ xa, mạch chống trộm…  Rơle điện từ có loại :  Rơle điện