CHƯƠNG 4 : QUY TRÌNH THIẾT KẾ
4.1 Thiết kế bộ điều khiển trung tâm:
4.1.1.5 Khởi động từ (Contactor):
Contactor (Cơng tắc tơ) hay cịn gọi là Khởi động từ là khí cụ điện hạ áp, thực hiện việc đóng cắt thường xuyên các mạch điện động lực. Contactor là một công tắc điều khiển điện được sử dụng để chuyển đổi một mạch điện, tương tự như một relay ngoại trừ với mức dòng điện cao hơn. Contactor được điều khiển bởi một mạch điện trong đó mang năng lượng thấp hơn nhiều so với mạch điện mà nó đóng cắt.
Contactor được thiết kế để không chủ ý cắt một sự cố ngắn mạch. Contactor có dải hoạt động từ chỗ chỉ có dịng cắt một vài Ampe cho tới hàng ngàn Ampe và 24 VDC cho tới kilovơn
Thao tác đóng ngắt của contactor có thể thực hiện nhờ cơ cấu điện từ, cơ cấu khí động hoặc cơ cấu thủy lực. Nhưng thơng dụng nhất là các loại contactor điện từ
Việc sử dụng thiết bị này có ưu điểm là dập tắt được hồ quang do các tiếp điểm của thiết bị này đóng ngắt nhanh, có thể lên đến 1500 lần/giờ.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của contator: Contactor bao gồm 3 bộ phận chính:
1. Nam châm điện: gồm có các chi tiết: Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm; Lõi sắt; Lò xo tác dụng đẩy phần nắp trở về vị trí ban đầu.
2. Hệ thống dập hồ quang: Khi chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy và mịn dần, vì vậy cần hệ thống dập hồ quang.
3. Hệ thống tiếp điểm: gồm có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ
Tiếp điểm chính: Có khả năng cho dịng điện lớn đi qua. Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của contactor trong tủ điện làm mạch từ hút lại.
Tiếp điểm phụ: Có khả năng cho dịng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A. Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường mở.
Một contactor cơ bản sẽ có một đầu vào cuộn dây (có thể được cấp nguồn AC hoặc DC tùy thuộc vào thiết kế của contactor). Cuộn dây điện từ này có thể được nạp cấp cùng một điện áp với động cơ mà contactor điều khiển, hoặc cũng có thể được điều khiển riêng biệt với một điện áp cuộn dây thấp hơn phù hợp hơn cho điều khiển bởi PLC và các thiết bị điều khiển có điện áp nhỏ. Một số loại contactor có cuộn dây được nối với mạch lực; chúng được sử dụng, ví dụ, để kiểm soát tăng tốc tự động, nơi mà các giai đoạn tiếp theo của kháng không được cắt ra cho đến khi động cơ hiện tại đã giảm.
Nguyên lý hoạt động:
Không giống như rơle đa dụng chung chung, các contactor được thiết kế để kết nối trực tiếp với các thiết bị phụ tải mang dịng lớn. Rơle có xu hướng có cơng suất thấp hơn và thường được thiết kế cho cả các ứng dụng thường đóng và thường mở. Các thiết bị chuyển mạch hơn 15 Ampe hoặc trong các mạch điện nhiều hơn một vài kilowatt định mức thường được gọi là contactor. Ngoài các tiếp điểm phụ tùy chọn chịu được dòng điện nhỏ, hầu hết các contactor được trang bị các tiếp điểm thường mở ("dạng A"). Không giống như rơle, contactor được thiết kế với các tính năng để điều khiển và dập hồ quang được tạo ra ngắt các dịng mạch lực có giá trị lớn (cấp nguồn cho phụ tải lớn, chẳng hạn như động cơ).
Khi dòng điện chạy qua nam châm điện, một từ trường được tạo ra, sẽ hút lõi di động của contactor. Cuộn dây nam châm điện ban đầu sẽ 'hút' nhiều dòng hơn, cho đến khi điện cảm của nó tăng khi lõi kim loại đi vào cuộn dây. Tiếp điểm động được thúc đẩy bởi lõi di động; lực tạo ra bởi nam châm điện sẽ giữ cho các tiếp điểm di động và cố định với nhau. Khi cuộn dây contactor bị cắt điện, trọng lực hay lò xo sẽ trả lõi nam châm điện về vị trí ban đầu và mở các tiếp điểm ra.
Nhờ bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm sẽ làm cho tiếp điểm chính đóng lại và tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (khi thường đóng sẽ mở ra và khi thường hở sẽ đóng lại), trạng thái này sẽ được duy trì. Khi nguồn điện ngưng cấp cho cuộn dây thì contactor ở trạng thái nghỉ và các tiếp điểm lại trở về trạng thái ban đầu.
Ưu điểm của Contactor:
Kích thước nhỏ gọn có thể tận dụng khoảng khơng gian hẹp để lắp đặt và thao tác mà cầu dao khơng thực hiện được. Điều khiển đóng cắt từ xa có vỏ ngăn hồ quang phóng ra bên ngồi nên an toàn tuyệt đối cho người thao tác với hệ thống điện, thời gian đóng cắt nhanh, độ bền cao, hoạt động ổn định,... vì những ưu điểm trên contactor được sử dụng rộng rãi để điều khiển đóng cắt trong mạch điện hạ áp đặc biệt sử dụng nhiều trong các nhà máy công nghiệp.