a. 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 người ta tìm cách loại trừ bộ phận bị ngắn mạch ra khỏi mạch điện. Để thực hiện nhiệm vụ này người ta thường 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 được mắc nối tiếp với bộ phận được bảo vệ, tiếp điểm rơ le dòng điện thì được mắc nối tiếp với cuộn dây công tắc tơ đóng nguồn cho bộ phận được bảo vệ.
b. Bảo vệ quá tải
Khi thiết bị điện bị quá tải quá một thời gian nhất định sẽ làm hỏng thiết bị do nhiệt lượng sinh ra trong thiết bị quá lớn làm nhiệt độ của nó vượt quá khả năng chịu đựng của vật liệu cách điện. Để bảo vệ thiết bị điện trong trường hợp này người 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 được 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.
c. Bảo vệ điện áp thấp và mất điện áp (bảo vệ điện áp không)
Trong một số mạch điều khiển tự động người 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 người vận hành không chuyển công tắc điều khiển về vị trí dừng thì khi có điện lưới trở lại thiết bị sẽ tự khởi động rất dễ gây nguy hiểm cho người và cả thiết bị. Để bảo vệ trường hợp này người ta sử dụng một rơ le điện áp thường mắc theo sơ đồ như sau:
Sơ đồ hình 2-23 biểu diễn ngắn gọn mạch điều khiển khống chế một động cơ làm việc theo hai chiều và trong sơ đồ có mạch bảo vệ mất điện áp bằng rơ le điện áp RA. Như 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 người 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 ngược).
Hoạt động bảo vệ thể hiện như 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, trước đó RA đã được 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 thường mở của RA mở ra. Do người công nhân không chuyển KC về vị trí 0 (dừng) nên KC2 vẫn kín, KC1 và KC3 vẫn hở, nhưng khi có điện trở lại động cơ không tự khởi động do T cũng như RA, N đều chưa được 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.
N Hình 2-23. 2 0 1 T RA KC KC1 KC2 KC3 RA T N
Trong sơ đồ này rơ le điện áp RA cũng được 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 như cũ thì dòng động cơ sẽ vượt quá mức cho phép, chất lượng quá trình gia công cũng không đảm bảo, cần tự động cắt điện động cơ): Khi điện áp lưới quá thấp làm cho lực hút trong RA không đủ để duy trì trạng thái đóng của tiếp điểm, RA nhả, tiếp điểm thường 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 được nhiệm vụ này. Công tắc tơ cũng có tác dụng bảo vệ điện áp thấp như RA nhưng mức độ kém nhạy hơn.
d. 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 trường do cuộn kích thích song songhoặc độc lập thì dòng rôto động cơ sẽ tăng quá mức, có thể cháy động cơ. Trong những trường hợp đó ta phải không cho phép đóng nguồn vào động cơ hoặc nếu động cơ đang được cấp nguồn thì phải tự động cắt nguồn. Để thực hiện bảo vệ này người 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 rôto động cơ. Sơ đồ một mạch có bảo vệ mất từ thông động cơ như hình 2-24, trong sơ đồ người ta mắc nối tiếp với cuộn dây kích thích của động cơ (CKĐ) một rơ le dòng điện là RTT (rơ le thiếu từ trường). 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 được cấp điện hoặc nếu đang làm việc sẽ bị cắt điện để đảm bảo an toàn.
K CD CC CKĐ 1 D M K 3 K CD CC K Đ Hình 2-24. RTT 5 2 + - RTT 4
e. Các khâu liên động làm chức năng bảo vệ
Trong nhiều sơ đồ tự động điều khiển, để đảm bảo an toàn cho cả phần điện và phần cơ khí của máy, người ta thường 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 thường được 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 ngược (ví dụ T và N trong sơ đồ hình 2-23) người sử dụng liên động là các tiếp điểm thường đóng của các công tắc tơ này (tiếp điểm của N mắc nối tiếp với cuộn dây T và ngược lại).
- Tránh sự mài mòn quá mức các bộ phận chuyển động do không được bôi trơn, người 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 như môi trường làm việc người ta có thể bố trí các liên động khác để đảm bảo sự làm việc an toàn của thiết bị.