67 R f2 R f
2.7.2.Các dạng bảo vệ cơ bản
2.7.2.1. Bảo vệ ngắn mạch
Khi có một bộ phận nào đó xẩy ra ngắn mạch dẫn đến dòng điện qua bộ phận đó và các bộ phận khác nối tiếp từ bộ phận đó đến nguồn điện sẽ tăng quá mức có thể làm hỏng các thiết bị, khí cụ, v.v... nơi có dòng ngắn mạch đi qua. Để tránh sự cố lan tràn, bảo vệ các thiết bị khác và nguồn điện ngời ta tìm cách loại trừ bộ phận bị ngắn mạch ra khỏi mạch điện. Để thực hiện nhiệm vụ này ngời ta thờng sử dụng cầu chì, rơ le dòng điện phối hợp với công tắc tơ, áp tô mát có cơ cấu cắt điện từ. Cầu chì và các tiếp điểm chính của áp tô mát, cuộn dây rơ le dòng điện đợc mắc nối tiếp với bộ phận đợc bảo vệ, tiếp điểm rơ le dòng điện thì đợc mắc nối tiếp với cuộn dây công tắc tơ đóng nguồn cho bộ phận đợc bảo vệ.
2.7.2.2. Bảo vệ quá tải
Khi thiết bị điện bị quá tải quá một thời gian nhất định sẽ làm hỏng thiết bị do nhiệt lợng sinh ra trong thiết bị quá lớn làm nhiệt độ của nó vợt quá khả năng chịu đựng của vật liệu cách điện. Để bảo vệ thiết bị điện trong trờng hợp này ngời ta sử
dụng rơ le nhiệt, áp tô mát có cơ cấu tác động theo kiểu rơ le nhiệt, rơ le dòng điện cực đại. Các tiếp điểm chính của áp tô mát, phần tử đốt nóng của rơ le nhiệt, cuộn dây của rơ le dòng cực đại mắc nối tiếp với thiết bị cần đợc bảo vệ, còn tiếp điểm các rơ le bố trí trong mạch cuộn dây công tắc tơ đóng cắt nguồn cung cấp cho thiết bị.
2.7.2.3. Bảo vệ điện áp thấp và mất điện áp (bảo vệ điện áp không)
Trong một số mạch khống chế tự động ngời ta không sử dụng nút ấn mà dùng công tắc quay hoặc bộ khống chế chỉ huy để điều khiển. Đặc điểm của các khí cụ này là giữ nguyên trạng thái đặt của chúng, dẫn đến khi mất điện nguồn thì thiết bị ngừng làm việc và nếu ngời vận hành không chuyển công tắc chuyển công tắc điều khiển về vị trí dừng thì khi có điện lới trở lại thiết bị sẽ tự khởi động rất dễ gây nguy hiểm cho ngời và cả thiết bị. Để bảo vệ trờng hợp này ngời ta sử dụng một rơ le điện áp thờng mắc theo sơ đồ nh sau:
Sơ đồ hình 2-9 biểu diễn ngắn gọn mạch điều khiển khống chế một động động cơ làm việc theo hai chiều và trong sơ đồ có mạch bảo vệ mất điện áp bằng rơ le điện áp RA. Nh đã nêu các sơ đồ cần mạch bảo vệ điện áp không là các sơ đồ dùng công tắc điều khiển thay cho nút ấn. Với sơ đồ này ngời ta dùng công tắc KC có 3 tiếp điểm (KC1, KC2 và KC3) và 3 vị trí (0: dừng; 1: quay thuận và 2: quay ngợc).
Hoạt động bảo vệ thể hiện nh sau: Giả sử ta đang khống chế cho động cơ quay thuận (KC ở vị trí 1, lúc đó KC2 kín mạch còn KC1 và KC3 hở mạch, trớc đó RA đã đ- ợc cấp điện đang làm việc (qua KC1 kín khi để công tắc ở vị trí dừng) và tự duy trì qua tiếp điểm của chính RA, công tắc tơ T đang có điện. Nếu điện nguồn bị mất, dẫn đến T và RA đều mất điện, động cơ bị cắt điện và ngừng làm việc, đồng thời tiếp điểm thờng mở của RA mở ra. Do ngời công nhân không chuyển KC về vị trí 0 (dừng) nên KC2 vẫn kín, KC1 và KC3 vẫn hở, nhng khi có điện trở lại động cơ không tự khởi động do T cũng nh RA, N đều cha đợc cung cấp điện. Động cơ chỉ có thể làm việc trở lại khi ta chuyển KC về vị trí dừng để RA rồi điều khiển lại.
Bộ môn: TĐH-XNCN 72 Hình 2-9 2 0 1 RA RA T N N T KC KC KC
Trong sơ đồ này rơ le điện áp RA cũng đợc sử dụng để bảo vệ điện áp thấp (khi điện áp nguồn giảm quá thấp nếu vẫn cho động cơ làm việc với công suất gần nh cũ thì dòng động cơ sẽ vợt quá mức cho phép, chất lợng quá trình gia công cũng không đảm bảo, cần tự động cắt điện động cơ): Khi điện áp lới quá thấp làm cho lực hút trong RA không đủ để duy trì trạng thái đóng của tiếp điểm, RA nhả, tiếp điểm thờng hở RA mở ra, cắt điện bản thân RA và các công tắc tơ, dẫn đến cắt điện động cơ.
Khi sử dụng nút ấn điều khiển không phải sử dụng rơ le bảo vệ điện áp không vì nút ấn phối hợp với công tắc tơ đã thực hiện đợc nhiệm vụ này. Công tắc tơ cũng có tác dụng bảo vệ điện áp thấp nh RA nhng mức độ kém nhạy hơn.
2.7.2.4. Bảo vệ mất và giảm từ thông động cơ một chiều
Động cơ một chiều kích từ độc lập, song song hoặc hỗn hợp khi mất hoặc giảm quá mức từ trờng do cuộn kích thích song songhoặc độc lập thì dòng rotor động cơ sẽ tăng quá mức, có thể cháy động cơ. Trong những trờng hợp đó ta phải không cho phép đóng nguồn vào động cơ hoặc nếu động cơ đang đợc cấp nguồn thì phải tự động cắt nguồn. Để thực hiện bảo vệ này ngời ta mắc nối tiếp cuộn kích từ độc lập hoặc song song một cuộn dây rơ le dòng điện, còn tiếp điểm của nó bố trí trong mạch cuộn dây công tắc tơ dùng để đóng cắt nguồn cho mạch rotor động cơ. Sơ đồ một mạch có bảo vệ mất từ thông động cơ nh hình 2-10, trong sơ dồ ngời ta mắc nối tiếp với cuộn dây kích thích của động cơ (CKĐ) một rơ le dòng điện là RTT (rơ le thiếu từ trờng). Khi từ thông mất (đứt mạch) hoặc quá nhỏ thì rơ le không tác động nên tiếp điểm RTT(2-4) hở làm cho mạch cuộn dây công tắc tơ K hở, động cơ sẽ không đợc cấp điện hoặc nếu đang làm việc sẽ bị cắt điện để đảm bảo an toàn.73
1 3 Đ Hình 2-10 5 2 + - 4 K K RKT D M CKT K K
2.7.2.5. Các khâu liên động làm chức năng bảo vệ
Trong nhiều sơ đồ tự động khống chế, để đảm bảo an toàn cho cả phần điện và phần cơ khí của máy, ngời ta thờng trang bị thêm một số phần tử liên động giữa các kết cấu cơ khí của máy với mạch điện hoặc giữa các phần mạch điện với nhau. Các liên động thờng đợc sử dụng là:
- Để tránh ngắn mạch nguồn cung cho động cơ trong hệ thống TĐĐ có đảo chiều bằng cách đảo chiều điện áp hoặc đảo chéo hai pha nguồn do sự tác động nhầm lẫn của hai công tắc tơ quay thuận và quay ngợc (ví dụ T và N trong sơ đồ hình 2-9) ngời sử dụng liên động là các tiếp điểm thờng đóng của các công tắc tơ này (tiếp điểm của N mắc nối tiếp với cuộn dây T và ngợc lại).
- Tránh sự mài mòn quá mức các bộ phận chuyển động do không đợc bôi trơn, ngời ta sử dụng liên động điện: chỉ cấp nguồn cho động cơ khi động cơ bơm dầu bôi trơn đã làm việc; hoặc sử dụng tiếp điểm áp lực dầu: đủ áp lực dầu mới có thể cho phép cấp điện cho động cơ.
- Ngoài ra, tuỳ theo loại thiết bị, điều kiện cũng nh môi trờng làm việc ngời ta có thể bố trí các liên động khác để đảm bảo sự làm việc an toàn của thiết bị.