IV. Thực hành
3. Khớ cụ điện điều khiển và bảo vệ
Cụng dụng.
- Rơ le trung gian làm nhiệm vụ khuếch đại cỏc tớn hiệu điều khiển, trong sơ đồ mạch điều khiển rơ le trung gian thườngnằm ở vị trớ trung gian giữa hai rơ le khỏc nhau.
- Phõn loại thường theo điện ỏp hỳt :
+ Loại một chiều thường điện ỏp 12V, 24V. + Loại xoay chiều 24V, 110V, 220V.
Cấu tạo
1. Cuộn dõy
2. Lừi thộp mạch từ 3. Hệ thống tiếp điểm 4. Lũ xo nhả
Hỡnh 2.12 Cấu tạo của rơ le trung gian
Nguyờn lý hoạt động.
Khi cho dũng điện vào cuộn dõy 1 của rơ le, sẽ tạo ra từ trường trong mạch chớnh. Lực hỳt điện từ sinh ra thắng được lực hỳt lũ xo phản lực và hỳt nắp mạch từ về phớa lừi. Tiếp điểm thường mở thỡ đúng lại, tiếp điểm thường đúng thỡ mở ra.
Khi mất nguồn cuộn dõy thỡ tiếp điểm trở về trạng thỏi ban đầu.
Hỡnh ảnh
Hỡnh 2.13 Rơ le trung gian
3.2 Rơ le nhiệt Khỏi niệm
Rơle nhiệt là khớ cụ điện sử dụng tỏc dụng nhiệt của dũng điện để bảo vệ quỏ tải động cơ điện
Rơle nhiờ ̣t là loại rơle cú đại lượng tỏc đụ ̣ng đõ̀u vào là nhiờ ̣t đụ ̣, đại lượng đõ̀u ra là sự thay đụ̉i cỏc thụng sụ́điờ ̣n hay trạng thỏi đúng mở tiờ́p điờ̉m của rơle.
Thường dựng để bảo vệ quỏ nhiệt cho động cơ, khống chế nhiệt độ cho cỏc thiết bị trong gia đỡnh như lũ sấy, bỡnh đun nước núng, bàn là, và cỏc thiết bị cụng nghiệp khỏc, thườ ù è ớ ởi đụ̣ ừ, cụng tắc tơ. Dù ở điờ ̣ á ờ̀u đờ́
1
2 3
4 4
khụng tác đụ̣ng tức thời theo tri ̣ dòng điờ ̣n vì có quán tính nhiờ ̣t lớn phải cõ̀n thời gian đờ̉ phát nóng.
Cấu tạo
Phần chớnh là một phiến kim loại kộp gồm cú 2 tấm kim loại: Tấm kim loại cú hệ số giĩn nở dài bộ và tấm kim loại cú hệ số giĩn nở dài lớn.
1. Phần tử đốt núng
2. Phiến kim loại kộp (bimờtan) 3. Vớt bắt dõy mạch động lực 4 và 7. Trục quay
5. Giỏ nhựa cỏch điện
6. Vớt điều chỉnh trị số dũng bảo vệ 8. Lũ xo 9. Đũn bẩy 10. Nỳt ấn phục hồi 11. Tiếp điểm động 12. Tiếp điểm tĩnh
Hỡnh 2.14 Cấu tạo rơle nhiệt
Nguyờn lý làm việc:
Nguyờn lý chung của rơle nhiệt là dựa trờn cơ sở tỏc dụng nhiệt của dũng điện. Khi bị đốt núng, phiến kim loại kộp uốn cong về phớa tấm kim loại cú hệ số giĩn nở nhỏ. Phần tử đốt núng được đặt bao quanh phiến kim loại kộp, đấu với mạch động lực qua vớt (3).
Khi cú quỏ tải, dũng điện chạy trong phần tử đốt núng tăng lờn làm cong phiến kim loại kộp, ấn vào vớt 6 làm xoay giỏ 5 để mở ngàm đũn bẩy (9), đũn bẩy (9) xoay quanh trục (7) nhờ lũ xo (8) làm tiếp điểm (11) và (12) mở ra cắt điện ở mạch điều khiển dẫn đến mạch động lực tắt điện và thiết bị được bảo vệ. Muốn tỏc động lại phải cho toả nhiệt hết ở phần tử 1 và phần tử 3 sau đú ấn nỳt (10).
Hiệu chỉnh - Lựa chọn.
* Lựa chọn:
Rơ le nhiệt chủ yếu để bảo vệ quỏ tải, cú tỏc động chậm vỡ thế khi chọn cần chỳ ý cỏc thụng số:
- Dũng điện định mức của phụ tải phải nằm trong giới hạn điều chỉnh của rơ le nhiệt. (chọn dũng điện đốt núng ).
- Dũng điện cho phộp của tiếp điểm rơle nhiệt.
Iđm≥ Itt. (Itt dũng điện tớnh toỏn lấy bằng dũng điện định mức của động cơ) Iđc= (1,1 ữ 1,2).Itt. (Iđcdũng điện điều chỉnh của rơle nhiệt
Uđm≥ Unguồn
* Hiệu chỉnh:
Hiệu chỉnh dũng điện tỏc động của rơ le bằng cỏch điều chỉnh lực kộo của lũ xo (8). Nằm trong phạm vi (80% - 120%) Idm.
Thời gian làm viờ ̣c từ khoảng vài giõy đờ́n vài phút, nờn khụng dùng đờ̉ bảo vờ ̣ ngắn ma ̣ch được. Muụ́n bảo vệ ngắn ma ̣ch thường dùng kèm cõ̀u chảy.
Hỡnh 2.15 Rơ le nhiệt
3.3. Rơle thời gian
Khỏi niệm: Rơle thời gian là khớ cụ điện tạo thời gian mở chậm hoặc đúng chậm
của hệ thống tiếp điểm so với thời điểm đưa tớn hiệu tỏc động vào rơle.
Rơle thời gian được dựng để giới hạn thời gian quỏ tải, tự động mở mỏy qua điện trở phụ cỏc động cơ điện; khống chế thời gian hĩm của cỏc mạch điều khiển; đúng cắt tuần tự cỏc mạch điện phụ tải…
Yờu cầu kỹ thuật:
- Duy trỡ thời gian ổn định, chớnh xỏc, khụng phụ thuộc vào dao động điện ỏp nguồn cung cấp, tần số, nhiệt độ và cỏc điều kiện mụi trường;
- Dũng điện qua hệ thống tiếp điểm đủ lớn; cụng suất tiờu thụ nhỏ; kết cấu, sử dụng đơn giản.
Cấu trỳc chung của rơle thời gian gồm:
Hỡnh 2.16 Sơ đồ khối của rơ le thời gian
- Khối nhận tớn hiệu: Cú chức năng nhận tớn hiệu vào là năng lượng điện, biến đổi thành năng lượng thớch hợp cho bộ phận tạo thời gian hoạt động. Khối nhận tớn hiệu cú thể là nam chõm điện, động cơ điện, bộ biến đổi điện: biến ỏp, chỉnh lưu . . .
- Khối tạo thời gian trễ: Cú chức năng kộo dài thời gian trễ của rơle. Bộ phận này làm việc theo nhiều nguyờn lý khỏc nhau như: Điện tử, cơ khớ, khớ nộn, thuỷ lực, điện từ.
- Khối chấp hành: Khi khối tạo trễ thực hiện xong, khối chấp hành sẽ thay đổi trạng thỏi mở, đúng cỏc tiếp điểm.
Khối nhận tớn hiệu Khối tạo thời gian trễ Khối chấp hành
Ngồi ra cũn cú cỏc bộ phận điều chỉnh thời gian tỏc động, bỏo hiệu trạng thỏi tỏc động, hiển thị thời gian tỏc động ở dạng kim chỉ hay chữ số.
Phõn loại: Căn cứ vào bộ tạo thời gian trễ cú:
Rơle thời gian điện tử; rơle thời gian điện từ; rơle thời gian kiểu thuỷ lực; rơle thời gian kiểu đồng hồ.
Ký hiệu rơle thời gian trong sơ đồ mạch điện
Rth Rth Rth Rth
a) b) c) d)
Hỡnh 2.17 Ký hiệu cuộn dõy và tiếp điểm của rơle thời gian
a) Cuộn dõy; b) Tiếp điểm thường mở đúng chậm; c) Tiếp điểm thường đúng mở chậm; d) Tiếp điểm kộp (thướng đúng mở chậm, thường mở đúng chậm)
Rơle thời gian điện tử
+ Sơ đồ mạch điện (hỡnh 2.18) + Giới thiệu thiết bị:
R1, VR1, C1: khõu tạo hàm thời gian.
Transistor Q: đúng mở cho rơle RL-DC tỏc động. Điện trở R2 = R3 tạo cầu phõn ỏp.
RL-DC: rơle điện từ một chiều 12V cú tiếp điểm (thường đúng - NC; thường mở - NO) cho phộp đúng ngắt dũng tới 5A..
OPAMP 741 làm nhiệm vụ so sỏnh, tớn hiệu đầu ra so với đầu vào ở mức cao.
B +12v A out in2 in1 UA741 VR Q R3 R2 + RL-DC + C R1 T UAC =220 + DZ12 C1 CL Bộ nguồn R
Nguyờn lý làm việc:
Giả sử tại thời điểm ban đầu tụ C cú điện ỏp bằng 0V, đầu ra OPAMP mức cao, Transitor Q khoỏ, đầu ra giữ nguyờn trạng thỏi.
Cấp nguồn 220V cho mạch điện, tại A cú nguồn +12 V, tại B cú UB = 1/2UA= 6V. Đầu ra của UA 741 ở mức cao làm Q khoỏ, rơle khụng tỏc động. Tụ C bắt đầu nạp điện, khi điện ỏp trờn tụ C lớn hơn điện ỏp tại điểm B thỡ OPAMP lật trạng thỏi, đầu ra mang dấu “–“ làm cho Q dẫn, khi Q mở bĩo hồ thỡ điện ỏp 12VDC đặt hồn tồn vào 2 đầu cuộn dõy rơle làm cho rơle tỏc động thay đổi trạng thỏi tiếp điểm thường đúng, thường mở. 4 3 1 2 7 8 6 5 UAC 220V NC1-4 Nguồn NO 1-3 NC 8-5 NO 8-6 Mở Tắt Mở Thời gian đặt t1 t2 Thời gian đặt t3 t4 t5 t6
Hỡnh 2.19 Sơ đồ nối dõy (sơ đồ chõn) và biểu đồ thời gian của rơle
(a) Rơ le hiển thị kim (b) rơ le hiển thị số Hỡnh 2.20 Cỏc loại rơ le thời gian thụng dụng
3.4 Nỳt ấn Khỏi niệm
Nỳt ấn hay cũn gọi là nỳt điều khiển là một loại khớ cụ điện dựng để điều khiển đúng cắt từ xa cỏc thiết bị điện khỏc nhau. Cỏc dụng cụ bỏo hiệu và dựng để chuyển
Nỳt ấn thụng dung dựng để khởi động dừng động cơ và đảo chiều quay động cơ bằng cỏch đúng và ngắt cỏc cuộn dõy hỳt của cụng tắc tơ, khởi động từ mắc ở mạch động lực của động cơ. Nỳt nhấn thường được đặt trờn bảng điều khiển, tử điện, trờn hộp nỳt ấn.
Phõn loại :
+ Theo hỡnh dỏng bờn ngồi chia làm 4 loại: loại hở, bảo vệ chống nước, chống bụi, loại bảo vệ chống nổ.
+ Theo yờu cầu điều khiển : loại 1 nỳt, 2 nỳt, 3 nỳt.
+ Theo kết cấu bờn trong nỳt ấn cú loạicú đốn bỏo và loại khụng cú đốn bỏo.
Kớ hiệu :
Tieỏp ủieồm thửụứng hụỷ
ON hoaởc ON
Tieỏp ủieồm thửụứng ủoựng
OFF hoaởc OFF
Hỡnh 2.21 Ký hiệu nỳt ấn
Cấu tạo
Nỳt bấm gồm cỏc bộ phận chớnh sau: Tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh, lũ xo, vỏ (hỡnh 2.22).
Hỡnh 2.22. Cấu tạo nỳt bấm
1. Tiếp điểm động; 2. Tiếp điểm tĩnh; 3. Lũ xo
Thụng số kỹ thuật lựa chọn nỳt bấm
Điện ỏp định mức tiếp điểm chớnh: Uđm > Ulưới
Dũng điện định mức tiếp điểm chớnh: Iđm> Itải
Tần số lưới điện: 50Hz
Tuổi thọ: số lần thao tỏc: 100.000 lần
Hỡnh ảnh
Hỡnh 2.23 Cỏc loại nỳt ấn thụng dụng
3.5 Cầu chỡ Khỏi niệm
Cầu chỡ là khớ cụ điện dựng bảo vệ thiết bị điện và lưới điện trỏnh khỏi dũng điện ngắn mạch. Cầu chỡ là loại khớ cụ điện bảo vệ phổ biến và đơn giản nhất được dựng bảo vệ cho đường dõy, mỏy biến ỏp, động cơ điện, mạng điện gia đỡnh . . .
Trường hợp mạch điện bị quỏ tải dài hạn cầu chỡ cũng tỏc động, nhưng khụng nờn phỏt huy tớnh năng này của cầu chỡ, vỡ khi đú thiết bị sẽ bị giảm tuổi thọ ảnh hưởng nghiờm trọng đến đường dõy
Cấu tạo:
Cầu chỡ cú loại đặt hở, cú loại đặt kớn, cú loại cú thiết bị dập tắt hồ quang…
*Loại hở:
Khụng cú vỏ bọc thường chỉ gồm dõy chảy bằng những phiến chỡ, kẽm, hợp kim, chỡ, nhụm hoặc đồng mỏng được dập cắt thành cỏc dạng như hỡnh vẽsau đú bắt chặt vào cỏc đầu cực dẫn điện đặt trờn tấm cỏch điện bằng đỏ, sứ…
Dõy chảy cũng cú dạng tiết diện trũn làm bằng chỡ cỡ 5A, 10A, 20A. *Loại vặn:
Dõy chảy đợc đặt trong ống sứ 2 đầu được nối với nắp kim loại. Nỳt cú dạng răng vớt để vặn chặt vào đế. Dõy chảy bằng đồng, cú khi dựng bạc với cỏc trị số định mức 6- 10-15-20-25-30-60-100
*Loại kớn:
+Khụng cú cỏt thạch anh:
Vỏ làm bằng chất hữu cơ. Cú dạng hỡnh ống. Dõy chảy đợc đặt trong ống kớn bằng phớp, 2 đầu cú nắp bằng đồng, cú ren vặn chặt. Dõy chảy đợc nối với cỏc trục tiếp xỳc. Dõy chảy bằng kẽm cú tiết diện khụng đều.
Khi xảy ra ngắn mạch dõy chảy sẽ bị chảy đứt ở chỗ cú tiết diện hẹp và phỏt sinh hồ quang. Dới tỏc dụng của nhiệt hồ quang, vỏ phớt bị đốt núng sinh khớ thổi tắt hồ quang.
+Cú cỏt thạch anh:
Vỏ làm bằng ống sứ hỡnh hộp chữ nhật.
Sau khi đặt dõy khớ bằng đồng lỏ cú dập lỗ dài để tạo tiết diện hẹp, ống đợc đổ đầy cỏt thạch anh.
Khi dõy chảy đứt cỏt tràn vào chiếm chỗ dập tắt hồ quang.
Nguyờn lý:
Dũng điện trong mạch đi qua dõy chảy sẽ làm dõy chảy núng lờn theo định luật Jeunle-Lenx. Nếu dũng điện qua mạch bỡnh thường, nhiệt lượng sinh ra cũn trong phạm vi chịu đựng của dõy chảy thỡ mạch phải hoạt động bỡnh thường.
Khi ngắn mạch (hoặc bị quỏ tải lớn) dũng điện tăng rất cao, nhiệt lượng sinh ra sẽ làm dõy chảy bị đứt và mạch điện bị cắt, thiết bị được bảo vệ.
(a) (b) (c) Hỡnh 2.24 Cỏc loại cầu chỡ
(a) Một cầu chỡ ống sử dụng trong cỏc thiết bị điện, đạt 3/10 ampe tại 250 vụn. dài khoảng 32 mm.
(b) Cầu chỡ cụng nghiệp (c) Cầu chỡ thường
Cỏc kớ hiệu sử dụng trong bản vẽ
Kớ hiệu Tờn thiết bị Kớ hiệu Tờn thiết bị
Cầu chỡ Tiếp điểm chớnh
của Cụngtắctơ Áptụmỏt một pha,
hai pha, ba pha
Cuộn hỳt Cụngtắctơ, Rơle
Nỳt bấm thường mở
thời gian ( Trễ thời điểm cú điện)
Nỳt bấm thường đúng
Cuộn hỳt Rơle thời gian ( Trễ thời
điểm mất điện) Tiếp điểm thường
đúng
Tiếp điểm thường mở đúng chậm Tiếp điểm thường
mở
Tiếp điểm thường đúng mở chậm
Cụng tắc hành trỡnh
Ổ cắm ba pha
Cuộn khỏng Mỏy biến ỏp tự
ngấu
M
Động cơ xoay chiều KĐB ba pha
rụto dõy quấn
M3~ 4/2p
Động cơ xoay chiều 3 pha hai cấp
tốc độ
M
Động cơ xoay chiều KĐB ba pha
rụto lồng súc Đốn tớn hiệu
Tiếp điểm thường đúng tỏc động bởi hiệu ứng nhiệt ĐC Động cơ một chiều Nỳt bấm kộp( liờn động )
Cuộn hỳt Rơle thời gian ( trễ thời điểm
mất điện và cú điện)
Dạng kớ hiệu khỏc
Tiếp điểm thường mở
Tiếp điểm thường đúng
Nỳt bấm thường mở
Nỳt bấm thường đúng
Not Out
Tiếp điểm thường mở đúng chậm
Cụng tắc ba pha
Tiếp điểm thường mở đúng mở chậm Cụng tắc xoay
thường mở
Tiếp điểm thường đúng mở đúng
chậm Cụng tắc xoay
thường đúng
Tiếp điểm thường đúng tỏc động bởi
hiệu ứng nhiệt (trực tiếp) Tiếp điểm thường
đúng mở chậm
Tiếp điểm thường mở tỏc động bởi
hiệu ứng nhiệt( trực tiếp