Giáo trình Khí cụ điện (Nghề Điện dân dụng)

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/ MƠ ĐUN: KHÍ CỤ ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN DÂN DỤNG ( Áp dụng cho Trình độ Trung cấp) LƯU HÀNH NỘI BỘ LỜI GIỚI THIỆU Tài liệu giảng khí cụ điện kết việc xây dựng chương trình giáo trình dạy nghề năm Được thực tham gia giảng viên khoa điện trường Cao đẳng Lào Cai thực Trên sở chương trình khung đào tạo, trường Cao đẳng Lào Cai với trường điểm tồn quốc, giáo viên có nhiều kinh nghiệm thực biên soạn giảng khí cụ điện phục vụ cho công tác dạy nghề điện công nghiệp hệ trung cấp Bài giảng này thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn học chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp cấp trình độ trung cấp Cao đẳng, dùng làm giảng cho học viên khóa đào tạo Mặc dù cố gắng, song sai sót khó tránh Tác giả mong nhận ý kiến phê bình, nhận xét bạn đọc để giáo trình hồn thiện Lào Cai, ngày tháng năm 2020 Biên soạn Lại Văn Dũng : MỤC LỤC Bài mở đầu KHÁI NIỆM VÀ CÔNG DỤNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN Khái niệm khí cụ điện Cơng dụng phân loại khí cụ điện CHƯƠNG I KHÍ CỤ ĐIỆN ĐĨNG CẮT 1.1 Cầu dao 1.2 Các loại công tắc nút điều khiển 1.3 Dao cách ly 1.4 Máy cắt điện 1.5 Áp - tơ - mat CHƯƠNG II KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ Nam châm điện: Rơ le điện từ Rơ le nhiệt Cầu chì Thiết bị chống rị Máy biến áp đo lường CHƯƠNG III KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN Công tăc tơ Khởi động từ Rơ le trung gian rơ le tốc độ Rơ le thơi gian (timer) Bộ khống chế Bài mở đầu KHÁI NIỆM VÀ CÔNG DỤNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN Khái niệm khí cụ điện 3.1 Khái niệm khí cụ điện Khí cụ điện thiết bị dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh bảo vệ lưới điện, mạch điện, máy điện máy móc sản xuất Ngồi cịn dùng để kiểm tra điều chỉnh q trình khơng điện khác 3.2 Sự phát nóng khí cụ điện a Khái niệm Dịng điện chạy vật dẫn làm khí cụ điện nóng lên (theo định luật JunLenxơ) Nếu nhiệt độ vượt giá trị cho phép, khí cụ điện chóng hỏng, vật liệu cách điện chóng hố già độ bền khí giảm nhanh chóng Tuỳ theo chế độ làm việc mà khí cụ điện phát nóng khác Sự phát nóng tổn hao nhiệt định Đối với KCĐ chiều tổn hao đồng, KCĐ xoay chiều tổn hao đồng sắt Ngồi cịn có tổn hao phụ Nguồn phát nóng KCĐ là: dây dẫn có dịng điện chạy qua, lõi thép có từ thơng biến thiên theo thời gian Cầu chì, chống sét số KCĐ khác phát nóng hồ quang Ngồi cịn phát nóng tổn thất dịng điện xốy b Phát nóng vật thể đồng chất chế độ làm việc dài hạn t  od tođ 0 o t1 t  t1 t Chế độ làm việc dài hạn chế độ khí cụ làm việc thời gian t > t1, t1 thời gian phát nóng khí cụ điện từ nhiệt độ mơi trường xung quanh đến nhiệt độ ổn định (hình 1-1) với phụ tải khơng đổi hay thay đổi Khi đó, độ chênh lệch nhiệt độ đạt tới trị số định tôđ Một vật dẫn đồng chất, tiết diện đặn có nhiệt độ ban đầu nhiệt độ mơi trường xung quanh Giả thiết dịng điện có giá trị không đổi bắt đầu qua vật dẫn: Từ lúc vật dẫn tiêu tốn lượng điện để chuyển thành nhiệt làm nóng vật dẫn Lúc đầu, nhiệt tỏa mơi trường xung quanh mà chủ yếu tích lũy vật dẫn, nhiệt độ vật dẫn bắt đầu tăng dần lên sau thời gian đạt tới giá trị ổn định tôđ giữ giá trị Như nhiệt độ vật dẫn tăng nhanh theo thời gian đến lúc chậm dần đến ổn định Nhiệt lượng tiêu tốn khoảng thời gian dt theo định luật Jun-Lenxơ: Pdt  I Rdt , Ws Với: P - công suất tác dụng, W I - giá trị dòng điện hiệu dụng, A R - điện trở vật dẫn, W 1.3 Tiếp xúc điện a Khái niệm: Theo cách hiểu thông thường, chỗ tiếp xúc điện nơi gặp gỡ chung hai hay nhiều vật dẫn để dòng điện từ vật dẫn sang vật dẫn khác Bề mặt tiếp xúc vật dẫn gọi bề mặt tiếp xúc điện Tiếp xúc điện phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Thực tiếp xúc chắn, đảm bảo - Sức bền khí cao - Khơng phát nóng q giá trị cho phép dòng điện định mức - Ổn định nhiệt điện động có dịng ngắn mạch qua - Chịu tác dụng môi trường xung quanh, nhiệt độ cao bị oxy hố Có ba loại tiếp xúc: - Tiếp xúc cố định: hai vật tiếp xúc không rời bu lông, đinh tán - Tiếp xúc đóng mở: tiếp điểm khí cụ điện đóng mở mạch điện - Tiếp xúc trượt: Chổi than trượt cổ góp, vành trượt máy điện Lực ép lên mặt tiếp xúc bu lơng hay lị xo Theo bề mặt tiếp xúc có ba dạng: - Tiếp xúc điểm (giữa hai mặt cầu, mặt cầu - mặt phẳng, hình nón - mặt phẳng) - Tiếp xúc đường (giữa hình trụ - mặt phẳng) - Tiếp xúc mặt (mặt phẳng - mặt phẳng) Bề mặt tiếp xúc theo dạng có mặt phẳng lồi lõm nhỏ mà mắt thường thấy Tiếp xúc hai vật dẫn không thực tồn bề mặt mà có vài điểm tiếp xúc thơi Đó đỉnh có bề mặt cực bé để dẫn dịng điện qua Hình 1-3 Hình dạng số tiếp xúc cố định Hình 1-4: Dạng số tiếp xúc đóng mở: a) Tiếp điểm ngón; b) Tiếp điểm bắc cầu; c) Tiếp điểm cắm (kẹp); d) Tiếp điểm đối diện; e) Tiếp điểm lưỡi; g)Tiếp điểm chổi h) Tiếp điểm thủy ngân b Điện trở tiếp xúc tiếp điểm: Có hai vật tiếp xúc nhau, diện tích tiếp xúc S, điện trở suất  chiều dài l (hình 1-2) Lúc điện trở hai vật dẫn tính bằng: R( ) l Rl   S I S Vật dẫn Vật dẫn l/2 l/2 F(N) a - Hình dạng kích thước b - Đường đặc tính quan hệ điện trở tiếp xúc với lực ép lên tiếp điểm Khi dòng điện qua hai vật dẫn đó, điện trở tổng R lớn R1 hai mặt vật dẫn dù có làm đến xuất lớp oxy làm tăng điện trở gọi Rtx điện trở tiếp xúc hai vật dẫn Rtx tính: Rtx  R  R1  k Fm Trong đó: + k - hệ số phụ thuộc vào r s (với s ứng suất biến dạng vật liệu hay gọi hệ số chống dập nát) đồng thời trạng thái mặt tiếp xúc + m - phụ thuộc vào dạng tiếp điểm số lượng điểm tiếp xúc + F - Lực ép lên tiếp điểm c Một số yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc: * Vật liệu làm tiếp điểm: Nếu vật liệu mềm điện trở tiếp xúc bé Do thường dùng vật liệu mềm để làm tiếp điểm dùng kim loại cứng mạ kim loại mềm như: đồng thau mạ thiếc, thép mạ thiếc Từ phát triển tiếp điểm lưỡng kim loại: tiếp điểm loại cứng tiếp xúc với kim loại lỏng thủy ngân * Lực ép lên tiếp điểm F: Lực F tiếp điểm lớn điện trở tiếp xúc bé, xem đường cong (hình 1-2, b) Tuy nhiên lực ép tăng đến giá trị định điện trở tiếp xúc khơng giảm * Hình dạng tiếp điểm: Vì: m khác nên Rtx  R  R1  k khác Fm * Diện tích tiếp xúc: Có ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc, diện tích tiếp xúc lớn thi Rtx nhỏ * Mật độ dịng điện: Diện tích tiếp xúc xác định tuỳ theo mật độ dòng điện cho phép Như vậy: muốn giảm điện trở tiếp xúc tăng lực F, tăng số điểm tiếp xúc, chọn vật dẫn có điện trở suất bé hệ số truyền nhiệt lớn, tăng diện tích truyền nhiệt chọn tiếp điểm có dạng toả nhiệt dễ 1.4 Hồ quang phương pháp dập tắt hồ quang a Quá trình hình thành hồ quang B B I H1 H2 d Hình 1.5: Quá trình hình thành hồ quang ®iƯn Trong khí cụ điện, hồ quang thường xẩy tiếp điểm cắt dòng điện quang Trước tiếp điểm đóng điện mạch có dòng điện, điện áp phụ tải U điện áp tiếp điểm A, B Khi cắt điện tiếp điểm A, B rời (H2) lúc dịng điện giảm nhỏ Tồn điện áp U đặt lên cực A, B khoảng cách d tiếp điểm nhỏ nên điện trường chúng lớn (Vì điện trường U/d) Do nhiệt độ điện trường tiếp điểm lớn nên khoảng khơng khí tiếp điểm bị ion hóa mạnh nên khối khí trở thành dẫn điện (Gọi plasma) xuất phóng điện hồ quang có mật độ dịng điện lớn (104 - 105 A /cm2), nhiệt độ cao (4000 - 5000 0C) Điện áp cao dịng điện lớn hồ quang mãnh liệt * Tác hại hồ quang - Kéo dài thời gian đóng cắt: có hồ quang nên sau tiếp điểm rời dòng điện tồn Chỉ hồ quang dập tắt hẳn mạch điện cắt - Làm hỏng mặt tiếp xúc: nhiệt độ hồ quang cao nên làm cháy, làm rỗ bề mặt tiếp xúc Làm tăng điện trở tiếp xúc - Gây ngắn mạch pha: hồ quang xuất nên vùng khí tiếp điểm trở thành dẫn điện, vùng khí lan rộng làm phóng điện pha - Hồ quang gây cháy gây tai nạn khác b Các phương pháp dập hồ quang - Kéo dài hồ quang - Dùng từ trường để tạo lực thổi hồ quang chuyển động nhanh - Dùng dòng hay dầu để thổi dập tắt hồ quang - Dùng khe hở hẹp để hồ quang cọ sát vào vách hẹp - Dùng phương pháp thổi cách sinh khí - Phân chia hồ quang nhiều đoạn ngắn nhờ vách ngăn - Dập hồ quang dầu mỏ 1.5 Lực điện động Lực điện động lực sinh vật dẫn mang dòng điện đặt từ trường Lực tác dụng lên vật dẫn có xu hướng làm thay đổi hình dáng vật dẫn để từ thơng xun qua mạch vịng vật dẫn có giá trị cực đại Trong hệ thống gồm vài vật dẫn mang dòng điện, vật dẫn chúng coi đặt từ trường tạo nên dòng điện chạy vật dẫn khác Do đó, vật dẫn mang dịng điện ln ln có từ thơng tổng tương hỗ móc vịng, kết ln ln có lực học (được gọi lực điện động) Tương tự vậy, có lực điện động sinh vật mang dòng điện khối sắt từ Chiều lực điện động xác định qui tắc (“bàn tay trái” nguyên tắc chung sau: lực tác dụng lên vật dẫn mang dịng điện có xu hướng làm biến đổi mạch vòng dòng điện cho từ thơng qua tăng lên) Trong điều kiện sử dụng bình thường, lực điện động nhỏ khơng gây nên biến dạng chi tiết mang dòng điện khí cụ điện Tuy nhiên, có ngắn mạch lực trở nên lớn gây nên biến dạng hay phá huỷ chi tiết chí phá huỷ khí cụ điện Vì vậy, cần phải tính tốn khí cụ điện (hoặc phận) mặt sức bên chịu lực điện động, nghĩa khí cụ điện khơng bị phá huỷ có dịng điện ngắn mạch cực đại tức thời chạy qua Công dụng phân loại khí cụ điện 2.1 Cơng dụng khí cụ điện Khí cụ điện dùng để đóng cắt, bảo vệ, điều khiển mạch điện 2.2 Phân loại khí cụ điện Có thể phân loại khí cụ điện theo cách khác a Phân loại theo công dụng: - Khí cụ điện dùng để đóng cắt lưới điện, mạch điện (ví dụ: cầu dao, CB, máy ngắt ) - Khí cụ điện dùng để mở máy, điều chỉnh tốc độ, điều chỉnh điện áp dòng điện (ví dụ: Cơng tăc tơ, khởi động từ, khống chế, biến trở, điện trở ) - Khí cụ điện dùng để trì tham số điện giá trị khơng đổi (ví dụ: thiết bị tự động điều chỉnh điện áp, dòng điện, tần số, tốc độ, nhiệt độ, ) - Khí cụ điện dùng để bảo vệ lưới điện, máy điện (ví dụ: rơ le, CB, cầu chì, ) - Khí cụ điện đo lường (ví dụ: máy biến dòng, máy biến áp đo lường) b Theo điện áp: - Khí cụ điện cao thế: chế tạo để sử dụng điện áp định mức lớn 1000V - Khí cụ điện hạ thế: chế tạo để sử dụng điện áp định mức nhỏ 1000V c Theo loại dịng điện: - Khí cụ điện chiều - Khí cụ điện xoay chiều d Theo nguyên lý làm việc: - Điện từ, cảm ứng, nhiệt, có tiếp điểm, khơng có tiếp điểm e Theo điều kiện làm việc dạng bảo vệ: - Khí cụ điện làm việc vùng nhiệt đới, vùng có nhiều rung động, vùng mỏ có khí nổ, mơi trường có chất ăn mịn hóa học, loại để hở, loại bọc kín Câu hỏi ơn tập mởi đầu 1- Nêu trình hình thành hồ quang điện tác hại hồ quang điện ? 2- Thế tiếp xúc điện ? Muốn cắt mạch điện cấp cho tải cần ngắt công tắc cuộn dây nam châm điện tác dụng lò xo kéo cần thép làm cho tiếp điểm tách Ngồi cịn có tiếp điểm rơle nhiệt mắc nối tiếp với cuộn hút để tự ngắt mạch bị q tải 1.3 Tính chọn cơng tắc tơ UCTT  Ulưới ICTT  I tínhtốn UCuộn hút  Ulưới UCTT điện áp lớn mà tiếp điểm chịuđược liên tục IC.TT dòng điện lớn mà tiếp điểm chịu liên tục Ký hiệu: a.Cuộn dây: b.Tiếp điểm chính: Thường ký hiệu ký số: Các ký số là: - 2; - 4; - Trong cơng tắc tơ chính, tiếp điểm bên tay trái luôn tiếp điểm chính, tiếp điểm cịn lại tiếp điểm phụ c.Tiếp điểm phụ: Thường ký hiệu ký số: - Ký số thứ nhất: Chỉ vị trí tiếp điểm (số thứ tự, đánh từ trái sang) - Ký số thứ hai: Chỉ vai trò tiếp điểm: + - (NC): Thường đóng + - (NO): Thường mở 1.4 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng 5) Hiện tượng hư hỏng tiếp điểm Ngun nhân: - Chọn khơng cơng suất khí cụ điện: chẳng hạn dòng điện định mức, điện áp tần số thao tác khí cụ điện khơng với thực tế v.v… - Lực ép tiếp điểm không đủ - Giá đỡ tiếp điểm không phẳng, cong, vênh (nhất loại tiếp điểm bắc cầu) lắp ghép lệch - Bề mặt tiếp điểm bị ơxy hóa xâm thực mơI trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt vv…) - Do hậu việc xuất dòng điện ngắn mạch pha với ‘’đất’’ dòng ngắn mạch hai pha phía sau cơng tắc tơ, khởi động từ vv… 6) Hiện tượng hư hỏng cuộn dây (cuộn hút) Nguyên nhân: - Ngắn mạch cục vòng dây cách điện xấu - Ngắn mạch dây dẫn chất lượng cách điện xấu ngắn mạch dây dẫn vòng dây quấn đặt giao mà khơng có lót cách điện - Đứt dây quấn - Điện áp tăng cao điện áp định mức cuộn dây - Cách điện cuộn dây bị phá hỏng bị va đập khí - Cách điện cuộn dây bị phá hủy cuộn dây bị q nóng tính tốn thơng số quấn lại sai điện áp cuộn dây bị nâng cao quá, lỏi thép hút khơng hồn tồn, điều chỉnh khơng hành trình lõi thép - Do nước ê mun xi, muối, dầu, khí hóa chất…của mơi trường âm thực làm chọc thủng cách điện vịng dây 1.5 Sửa chữa khí cụ điện điều khiển Biện pháp sửa chữa: - Lựa chọn khí cụ điện cho cơng suất dịng điện, điện áp chế độ làm việc tương ứng - Kiểm tra sửa chữa nắn thẳng, phẳng giá đỡ tiếp điểm, điều chỉnh cho trùng khớp hồn tồn tiếp điểm động tĩnh cơng tắc tơ - Kiểm tra lại lò xo tiếp điểm động xem có bị méo, biến dạng hay đặt lệch tâm khỏi chốt giữ Phải điều chỉnh lực ép tiếp điểm (có thể dùng lực kế để kiểm tra) - Thay tiếp điểm kiểm tra thấy tiếp điểm bị mòn bị rỗ cháy hỏng nặng Đặc biệt điều kiện làm việc có đảo chiều hay hảm ngược, tiếp điểm thường hư hỏng màI mòn nhanh đặc biệt tiếp điểm động - Kiểm tra loại trừ nguyên nhân bên gây hư hỏng cuộn dây quấn lại cuộn dây theo mẫu tính tốn lại cuộn dây điện áp công suất tiêu thụ yêu cầu - Khi quấn lại cuộn dây, cần làm cơng nghệ kỹ thuật quấn dây, yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền tuổi thọ cuộn dây Khởi động từ: Khởi động từ thiết bị hợp thành công tắc tơ thiết bị bảo vệ chuyên dùng (thường rơ le nhiệt) để đóng cắt cho động cho mạch điện có cố Khởi động từ có cơng tắc tơ gọi khởi động từ đơn Khởi động từ có hai cơng tắc tơ gọi khởi động từ kép Để bảo vệ ngắn mạch cho động mạch điện có khởi động từ Ta phải kết hợp sử dụng thêm cầu chì Hình 4.4 Khởi động từ đơn Cấu tạo Kết cấu khởi động từ bao gồm phận: Tiếp điểm động chế tạo kiểu bắc cầu có lị xo nén tiếp điểm để tăng lực tiếp xúc tự phục hồi trạng thái ban dầu Giá đỡ tiếp điểm làm đồng thau, tiếp điểm thường làm bàng bột gốm kim loại Nam châm điện chuyển động thường có mạch từ hình E – I, gồm lõi thép tĩnh lõi thép phần ứng (động) nhờ có lị xo khởi động từ tự vị trí ban đầu Vịng chập mạch đặt đầu mút mạch rẽ lõi thép tĩnh, lõi thép phần ứng nam châm điện lắp liền với giá đỡ động cách điện có mang tiếp điểm 2.1 động lo xo tiếp điểm Giá đỡ cách điện thường làm ba kê lít chuyển động tromg rãnh dẫn hướng thân nhựa đúc khởi động từ 2.2.Tính chọn khởi động từ: Khởi động từ lựa chọn theo điều kiện định mức tiếp điểm cơng tăc tơ, điện áp định mức cuộn dây hút chế độ bảo vệ rơ le nhiệt lắp khởi động từ Iđm KĐT  Iđm UKĐT = Ulưới 2.3 Độ bền điện tiếp điểm: Độ bền chịu mài mòn điện tiếp điểm định tuổi thọ tiếp điểm, yếu tố để ảnh hưởng đến mài mòn tiếp điểm là: Kết cấu tiếp điểm thân công tăc tơ Cơng nghệ sản xuất tiếp điểm Q trình sử dụng, vận hành, bảo quản sửa chữa 2.4 lựa chọn lắp đặt Có thể theo trị số dòng điện định mức động điện chế độ làm việc mà chọn khởi động từ Khởi động từ lựa chọn theo điều kiện định mức tiếp điểm cơng tăc tơ, điện áp định mức cuộn dây hút chế độ bảo vệ rơ le nhiệt lắp khởi động từ Iđm KĐT  Iđm UKĐT = Ulưới Các điều kiện lắp đặt: Lắp chiều qui định tư làm việc khởi động từ Gá lắp cứng vững, không gây rung động đóng cắt Đảm bảo hoạt động linh hoạt cấu khí, khởi động từ kép có khóa chéo địn gánh khí Đảm bảo độ tiếp điểm, rãnh trượt nắp tự động để chống tiếp xúc hở mạch từ (cuộn hút tải bị nóng cháy) Trước sử dụng công tắc tơ khởi động từ, cần thiết phải kiềm tra thông số điều kiện phụ tải phải phù hợp với yêu cầu nêu 2.5.Đặc tính kỹ thuật ứng dụng Khởi động từ có tuổi thọ cao đạt từ triệu đến triệu lần thao tác Khởi động từ điều khiển động điện từ (0,6  810) KW làm việc tin cậy điện áp lưới giới hạn từ (85  105)% Uđm Khi điện áp lưới hạ thấp đến (35  40)% trị số định mức Khởi động từ ngắt tin cậy Khởi động từ sử dụng rộng rãi để điều khiển từ xa việc đóng, cắt đảo chiều quay động điện KĐB rơ to lồng sóc Rơ le trung gian rơ le tốc độ 3.1 RƠ le trung gian Rơ le trung gian khí cụ điện dùng để khuếch đại gián tiếp tín hiệu tác động mạch điều khiển hay bảo vệ Trong mạch điện, rơ le trung gian thường nằm hai rơ le khác (vì điều nên có tên trung gian) Cuộn dây hút rơ le trung gian thường cuộn dây điện áp khả điều chỉnh giá trị điện áp Do vậy, yêu cầu quan trọng rơ le trung gian độ tin cậy tác động Phạm vi giá trị điện áp làm việc rơ le trung gian thường Uđm +15% Nguyên lý hoạt động rơ le trung gian nguyên lý điện từ Bộ tiếp xúc (hệ thống tiếp điểm) rơ le trung gian thường có số luợng tương đối lớn, thường lớn nhiều so với rơ le dòng điện, rơ le điện áp loại rơ le khác Rơ le trung gian làm việc mạch điều khiển nên có tiếp điểm phụ mà khơng có tiếp điểm Cường độ dịng điện qua tiếp điểm * Các ký hiệu: Trong trình lắp ráp mạch điều khiển dùng rơ le hay mạch điện tử công nghiệp, ta thường gặp số ký hiệu sau dùng cho rơ le Rơ le SPDT Rơ le SPST Rơ le DPST + Ký hiệu SPDT: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ: SINGLE POLE DOUBLE THROW, rơ le mang ký hiệu thường có cặp tiếp điểm thường đóng cặp tiếp điểm thường mở, hai cặp tiếp điểm có đầu chung với + Ký hiệu DPDT: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ: DOUBLE POLE DOUBLE THROW, rơ le mang ký hiệu gồm có hai cặp tiếp điểm thường đóng hai cặp tiếp điểm thường Các tiếp điểm liên kết thành hai hệ thống, hệ thống bao gồm cặp tiếp điểm thường đóng thường mở có đầu chung - Ký hiệu SPST: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ: SINGLE POLE SINGLE THROW, rơ le mang ký hiệu có cặp tiếp điểm thường mở - Ký hiệu DPST: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ: DOUBLE POLE SINGLE THROW, rơ le mang ký hiệu gồm có hai cặp tiếp điểm thường mở Relav DPDT Relav 4PST Relav 4PDT Ngoài ra, rơ le lắp tủ điều khiển thường đặt đế chân Tùy theo số lượng chân ra, ta có kiểu đế chân khác nhau: đế chân, đế 11 chân HÌNH 4-6: HÌNH DẠNG NGỒI VÀ CẤU TẠO BÊN TRONG HÌNH 4-7 3.2 Rơ le tốc độ a Cấu tạo: Rơ le tốc độ dùng nhiều mạch điện hãm ngược động không đồng bộ, nguyên lý cấu tạo hình vẽ N S 10 Hình 4.13: Nguyên lý cấu tạo rơ le tốc độ PKC Trục Rơ le Nam châm vĩnh cửu Ống trụ quay tự Hệ thống ti ếp đThanh i ểm dẫn 5. 4.đà n Thanh thép Cần hồi đẩy Trục rơ le tốc độ nối đồng trục với rô to động với máy cần khống chế Trên trục có lắp nam châm vĩnh cửu làm hợp kim Fe - Ni có dạng hình trụ trịn Bên ngồi nam châm có trụ quay tự làm thép mỏng ghép lại, mặt trụ có xẻ rãnh đặt dẫn ghép mạch với giống rơ to lồng sóc Trụ quay tự do, trụ có lắp tiếp điểm động 10 b.Nguyên lý làm việc: Khi động điện máy quay, trục quay theo làm quay nam châm 2, từ trường nam châm cắt dẫn cảm ứng sức điện động dòng điện cảm ứng lồng sóc, sinh mơ men làm trụ quay theo chiều quay động Khi trụ quay, cần đẩy tùy theo hướng quay rôto động điện mà đóng (hoặc mở ) hệ thống tiếp điểm thông qua thép đàn hồi Khi tốc độ động giảm xuống gần không, sức điện động cảm ứng giảm tới mức làm mô men không đủ để cần đẩy thép Hệ thống tiếp điểm trở vị trí bình thường 3.3 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng Hiện tượng hư hỏng tiếp điểm nguyên nhân: -Chọn không cơng suất khí cụ điện: chẳng hạn dịng điện định mức, điện áp tần số thao tác khí cụ điện không với thực tế v.v… -Lực ép tiếp điểm không đủ -Giá đỡ tiếp điểm không phẳng, cong, vênh (nhất loại tiếp điểm bắc cầu) lắp ghép lệch -Bề mặt tiếp điểm bị ơxy hóa xâm thực mơI trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt vv…) -Do hậu việc xuất dòng điện ngắn mạch pha với ‘’đất’’ dòng ngắn mạch hai pha phía sau cơng tắc tơ, khởi động từ vv… Hiện tượng hư hỏng cuộn dây (cuộn hút) Nguyên nhân: -Ngắn mạch cục vòng dây cách điện xấu -Ngắn mạch dây dẫn chất lượng cách điện xấu ngắn mạch dây dẫn vòng dây quấn đặt giao mà khơng có lót cách điện -Đứt dây quấn -Điện áp tăng cao điện áp định mức cuộn dây -Cách điện cuộn dây bị phá hỏng bị va đập khí -Cách điện cuộn dây bị phá hủy cuộn dây bị nóng tính tốn thơng số quấn lại sai điện áp cuộn dây bị nâng cao quá, lỏi thép hút khơng hồn tồn, điều chỉnh khơng hành trình lõi thép 4.Rơ le thơi gian (timer) Rơ le thời gian khí cụ tạo trì hỗn hệ thống tự động Việc trì thời gian cần thiết truyền tín hiệu từ rơ le đến rơ le khác yêu cầu cần thiết hệ thống tự động điều khiển Rơ le thời gian hệ thống bảo vệ tự động thường dùng để trì thời gian tải, thiếu áp giới hạn thời gian cho phép Ngày nay, rơ le thời gian cấu tạo với cấu trúc điện tử phức tạp kết hợp với rơ le trung gian Có hai loại ứng dụng rộng rãi thực tế: 4.1.Cấu tạo rơ le thời gian điện từ: Hình 4.8: Cấu tạo rơ le thời gian kiểu điện từ Cuộn dây Ống đồng ngắn mạch Nắp phần ứng Lị xo Vít điều chỉnh Tiếp điểm Lá đồng điều chỉnh khe hở 4.2 Nguyên lý hoạt động Lõi thép hình chữ U, bên phải quấn cuộn dây (1), bên trái ống đồng ngắn mạch Khi đưa điện áp vào đầu cuộn dây tạo nên từ thông  mạch sinh lực từ nắp (3) hút chặt vào phần cảm làm hệ thống tiếp điểm(6) đống lại Khi cuộn dây điện, từ thông  giảm dần Trong ống đồng xuất dòng điện cảm ứng tạo nên từ thông chống lại giảm từ thông  ban đầu Kết từ thông tổng mạch không bị triệt tiêu sau điện Do từ thơng mạch cịn nên tiếp điểm trì trạng thái đóng thêm khoảng thời gian mở Vít (5) dùng điều chỉnh độ căng lò xo, đồng mỏng (7) dùng điều chỉnh khe hở nắp phần cảm Hai phận có tác dụng điều chỉnh thời gian tác động rơ le 4.3 Giới thiệu số rơ le thời gian điện tử a On-delay: Trì hoản thời gian đóng mạch (hình 4-9) Timer Hình 4.9 Một số dạng On-delay ANLY - Đài Loan hãng ANLY - Đài Loan Hình 4.10 Sơ đồ đấu dây On-delay hãng Tóm tắt nguyên lý làm việc Timer On-delay: - Khi đặt vào cuộn dây Timer On-delay (Board mạch điện tử Chân 7, hình 4-10) điện áp định mức: + Các tiếp điểm thường (1-3 1-4, hình 4.10) Timer thay đổi trạng thái tức thời (giống tiếp điểm rơ le điện từ), 1-3 đóng lại 1-4 mở + Các tiếp điểm Timer (8-5 8-6, hình 4.10) sau khoảng thời gian (bằng khoảng thời gian chỉnh định chọn trước, tính từ lúc cuộn dây có điện) thay đổi trạng thái, 8-5 mở 8-6 đóng lại - Sau tiếp điểm Timer chuyển trạng thái, hệ thống hoạt động bình thường - Khi ta ngưng cấp điện cho cuộn dây Timer Các tiếp điểm trở trạng thái ban đầu (như hình 4.10) b/Off-delay: Trì hoản thời gian mở mạch (hình 4-11) Tóm tắt nguyên lý làm việc Timer Off-delay: - Khi đặt vào cuộn dây Timer On-delay (Board mạch điện tử Chân 7, hình 4.12) điện áp định mức: + Các tiếp điểm thường (1-3 1-4, hình 4.12) Timer thay đổi trạng thái tức thời (giống tiếp điểm rơ le điện từ), 1-3 đóng lại 1-4 mở + Các tiếp điểm Timer (8-5 8-6, hình 4.12) thay đổi trạng thái tức thời, 8-5 mở 8-6 đóng lại Timer hoạt động bình thường - Khi ta ngưng cấp điện cho cuộn dây Timer Các tiếp điểm thường (1-3 1-4) trở trạng thái ban đầu tiếp điểm Timer trạng thái làm việc khoảng thời gian thời gian chỉnh định trở trạng thái ban đầu (như hình 4.12) a) Ký hiệu: 4.4 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng Hiện tượng hư hỏng tiếp điểm Ngun nhân: - Chọn khơng cơng suất khí cụ điện: chẳng hạn dòng điện định mức, điện áp tần số thao tác khí cụ điện khơng với thực tế v.v… - Lực ép tiếp điểm không đủ - Giá đỡ tiếp điểm không phẳng, cong, vênh (nhất loại tiếp điểm bắc cầu) lắp ghép lệch - Bề mặt tiếp điểm bị ơxy hóa xâm thực mơI trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt vv…) - Do hậu việc xuất dòng điện ngắn mạch pha với ‘’đất’’ dòng ngắn mạch hai pha phía sau cơng tắc tơ, khởi động từ vv… Hiện tượng hư hỏng cuộn dây (cuộn hút) Nguyên nhân: - Ngắn mạch cục vòng dây cách điện xấu - Ngắn mạch dây dẫn chất lượng cách điện xấu ngắn mạch dây dẫn vòng dây quấn đặt giao mà khơng có lót cách điện - Đứt dây quấn - Điện áp tăng cao điện áp định mức cuộn dây - Cách điện cuộn dây bị phá hỏng bị va đập khí - Cách điện cuộn dây bị phá hủy cuộn dây bị q nóng tính tốn thông số quấn lại sai điện áp cuộn dây bị nâng cao quá, lỏi thép hút không hồn tồn, điều chỉnh khơng hành trình lõi thép - Do muối, dầu, khí hóa chất…của mơi trường âm thực làm chọc thủng cách điện vòng dây Bộ khống chế 5.1.Công dụng phân loại a Công dụng: Bộ khống chế loại thiết bị chuyển đổi mạch điện tay gạt hay vô lăng quay Điều khiển trực tiếp gián tiếp từ xa thực chuyển đổi mạch phức tạp để điều khiển khởi động, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều, hãm điện máy điện thiết bị điện Bộ khống chế động lực (còn gọi tay trang) dùng để điều khiển trực tiếp đồ dùng điện có cơng suất bé trung bình chế độ làm việc khác nhằm đơn giản hoá thao tác cho người vận hành Bộ khống chế huy dùng để điều khiển gián tiếp động điện có cơng suất lớn, chuyển đổi mạch điện điều khiển cuộn dây công tắc tơ, khởi động từ Đơi dùng đóng cắt trực tiếp động điện có cơng suất bé, nam châm điện thiết bị điện khác Bộ khống chế huy truyền động tay động chấp hành Bộ khống chế động lực dùng để thay đổi trị số điện trở đấu mạch điện Về nguyên lý khống chế huy khơng khác khống chế động lực Chỉ có hệ thống tiếp điểm bé, nhẹ, nhỏ sử dụng mạch điều khiển b.Phân loại - Theo kết cấu người ta chia khống chế làm khống chế hình trống khống chế hình cam - Theo nguyên lý sử dụng người ta chia khống chế làm khống chế điện xoay chiều khống chế điện chiều 5.2 Cấu tạo nguyên lí hoạt động Bộ khống chế hình trống Trên trục bọc cách điện người ta bắt chặt đoạn vành trượt đồng có cung dài làm việc khác Các đoạn dùng làm vành tiếp xúc động xếp góc độ khác Một vài đoạn vành nối điện với sẵn bên Các tiếp xúc tĩnh có lị xo đàn hồi (còn gọi chổi tiếp xúc) kẹp chặt cán cố định bọc cách điện chổi tiếp xúc tương ứng với đoạn vành trượt phận quay Các chổi tiếp xúc có vành cách điện với nối trực tiếp với mạch điện bên Khi quay trục 1các đoạn vành trượt tiếp xúc mặt với chổi tiếp xúc thực chuyển đổi mạch cần thiết mạch điều khiển (hình 4.14) Hì nh 4.14: Bộ khống chế hì nh trống a Hì nh dạng chung b Bộ phận chí nh bên Trục quay Và nh trượt đồng Các ti ếp xúc tỉ nh Trục cố định 5.3 Cấu tạo nguyên lí hoạt động Bộ khống chế hình cam: Hình dạng chung khống chế hình cam trình bày hình vẽ 4.15 Trên trục quay người ta bắt chặt hình cam Một trục nhỏ có vấu có lị xo đàn hồi ln ln đẩy trục vấu tỳ hình cam Các tiếp điểm động bắt chặt giá tay gạt, trục quay, làm xoay hình cam 2, trục nhỏ có vấu khớp vào phần lõm hay phần lồi hình cam, làm đóng mở tiếp điểm Hình 4.15: Bộ khống chế hình cam Trục quay Các tiếp điểm tĩnh Hình cam Các tiếp ểm động Trục nhỏ có vấu Lị xo đàn hồi 5.4 Các thông số kỹ thuật khống chế Bộ khống chế hình cam có tần số thao tác lớn nhiều so với khống chế hình trống (hơn 1000 lần / giờ), khống chế động điện xoay chiều chiều công suất lớn (tới 200 kW) Tiếp điểm động tiếp xúc dạng lăn, dùng rộng rãi khống chế công suất lớn, cặp tiếp điểm cịn có hộp dập hồ quang Bộ khống chế hình trống tần số thao tác bé tiếp điểm động tĩnh có hình dạng tiếp xúc trượt dễ bị mài mịn Các thông số định mức khống chế động lực kiểu cho hệ số thông điện ĐL% = 40% tần số thao tác không lớn 600 lần / Các khống chế động lực để điều khiển động điện xoay chiều ba pha rơ to dây quấn có cơng suất 100 kW (ở 380V), động điện chiều có cơng suất 80 kW (ở 440V), có trọng lượng xấp xỉ 90 kg Các khống chế cở bé dùng để điều khiển động điện xoay chiều có cơng suất bé (11- 30) kW có trọng lượng xấp xỉ 30 kg Bộ khống chế huy sản xuất ứng với điện áp 500V, tiếp điểm có dịng điện làm việc liên tục đến 10A, dòng điện ngắt chiều phụ tải điện cảm đến 1,5A điện áp 220V 5.5 Tính chọn khống chế Để lựa chọn không chế ta vào: - Dòng điện cho phép qua tiếp điểm chế độ làm việc liên tục chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại (tần số thao tác giờ) - Điện áp định mức nguồn cung cấp Khi chọn dòng điện I qua tiếp điểm ta vào công suất định mức (Pđm ) động tính I theo cơng thức: + Đối với động điện chiều I = 1,2 Pdm 10 , A U Trong đó: - Pđm công suất động điện chiều, kW - U điện áp nguồn cung cấp V + Đối với động điện xoay chiều: I  1,3 Pdm 3U 10 , A Trong đó: - Pđm công suất động điện xoay chiều, kW - U điện áp nguồn cung cấp V - Dịng điện định mức khống chế hình trống có cấp:25; 0; 50; 100; 150; 300A làm việc liên tục dài hạn Còn làm việc ngắn hạn lặp lại dịng điện định mức chọn cao Khi tăng tần số thao tác ta phải chọn dung lượng khống chế cao Khi điện áp nguồn thay đổi, dung lượng khống chế thay đổi theo, chẳng hạn khống chế có dung lương 100kW điện áp 220V, sử dụng điện áp 380V dùng tới công suất 60kW 5.6 Hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng Hư hỏng tiếp điểm do: - Ăn mòn kim loại: bề mặt tiếp điểm có lỗ nhỏ Trong vận hành nước chất đọng lại gây phản ứng hóa học, bề mặt tiếp xúc bị ăn mòn làm hư hỏng tiếp điểm - Ơ xy hóa: mơi trường tác dụng lên bề mặt tiếp xúc tạo thành lớp ô xýt mỏng có điện trở suất lớn dẫn tới điện trở tiếp xúc lớn, phát nóng hỏng tiếp điểm - Hư hỏng tiếp điểm điện: Khi vận hành khí cụ điện không bảo quản tốt tiếp điểm bị rỉ, lị xo bị han rỉ khơng trì đủ lực làm điện trở tiếp xúc tăng có dịng điện tiếp điểm phát nóng nóng chảy tiếp điểm 5.7 Sửa chữa khống chế - Với mối tiếp xúc cố định nên bôi lớp bảo vệ - Khi thiết kế nên chọn vật liệu có điện hóa học giống - Sử dụng vật liệu khơng bị xy hóa làm tiếp điểm mạ tiếp điểm - Thường xuyên kiểm tra, thay lò xo hư hỏng, lau tiếp điểm Câu hỏi ông tập cuối chương 7- Nêu cách tính chọn khống chế ? 8- Vẽ hình cấu tạo nêu cấu tạo máy cắt nhiều dầu ? ... qua Công dụng phân loại khí cụ điện 2.1 Cơng dụng khí cụ điện Khí cụ điện dùng để đóng cắt, bảo vệ, điều khiển mạch điện 2.2 Phân loại khí cụ điện Có thể phân loại khí cụ điện theo cách khác a... quang điện tác hại hồ quang điện ? 2- Thế tiếp xúc điện ? CHƯƠNG I KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT NỘI DUNG 1.2.Cầu dao Cầu dao loại khí cụ điện dùng để đóng cắt dòng điện tay đơn giản sử dụng mạch điện có điện. .. phát nóng khí cụ điện a Khái niệm Dịng điện chạy vật dẫn làm khí cụ điện nóng lên (theo định luật JunLenxơ) Nếu nhiệt độ vượt giá trị cho phép, khí cụ điện chóng hỏng, vật liệu cách điện chóng