2.1 .Phân tích sơ đồ mạch lực hệ truyền động
2.2 Tính chọn các phần tử mạch lực
Dòng điện định mức khi đầy tải là:
Dòng điện khởi động trực tiếp qua dây nguồn: Imm = = =188,7 (A)
2.2.1 Chọn aptomat.
Aptomat là khí cụ điện được sử dụng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, thấp áp,... cho thiết bị điện. Ngồi ra cịn dùng để đóng mở cho các mạch điện khơng thường xun đóng mở.
Aptomat thường dùng cịn được gọi là máy cắt khơng khí, hồ quang được dập trong khơng khí.
Hình 2.1: Hình ảnh một số loại aptomat thực
- Các yêu cầu với aptomat:
Aptomat chỉ ngắt khi sự cố ngắn mạch lớn, tức là công suất ngắn mạch lớn. Sau khi ngắt được dòng điệ mở máy, aptomat vẫn làm việc ở chế độ định mức.
Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện của các thiết bị điện hạn chế sự phá hỏng của dịng ngắn mạch gây ra aptomat phải có thời gian đóng ngắt nhanh muốn vậy phải kết hợp giữa lực thao tác cơ học và hệ thống dập hồ quang trong aptomat.
Để thưc hiện yêu cầu thao tác có bảo vệ cọn lọc aptomat có khả năng điều chỉnh trị số I tác động và thời gian tăng tốc.
- Ký hiệu của aptomat:
Hình 2.2: Ký hiệu của aptomat.
- Cấu tạocủa aptomat có các bộ phận chính sau:
Tiếp điểm aptomat thường có 2 đến 3 loại tiếp điểm, tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ và hồ quang.Với các aptomat nhỏ thì khơng có tiếp điểm phụ. Tiếp điểm thường được làm bằng vật liệu dẫn điện tốt nhưng chịu được nhiệt độ do hồ quang sinh ra, thường làm hợp kim Ag-W, Cu-Whoặc Ag-Ni-Gr. Khi đóng mạch thì tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo làtiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang. Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính. Tiếp điểm phụ được sử dụng để tránh hồ quang cháy lan sang làm hỏng tiếp điểm chính.
Hộp dập hồ quang thường sử dụng những tấm thép chia hộp thành nhiều ngăn cắt hồ quang thành nhiều đoạn ngắn để dập tắt.
- Các thông số kỹ thuật cơ bản:
Điện áp định mức: là giá trị điện áp làm việc dài hạn của thiết bị điện được aptomat đóng ngắt.
Dịng điện định mức: là dịng điện làm việc lâu dài của aptomat, thường dòng định mức của aptomat bằng 1.2÷1.5 lần dịng định mức của thiết bị được bảo vệ.
Dòng điện tác động Itd: là dòng aptomat tác động, tuỳ thuộc loại phụ tải mà tính chọn tác động khác nhau. Với động cơ điện không đồng bộ pha rotor dây quấn thì thường Itd=(1.2÷1.5)It, với It là dòng ngưỡng để aptomat bảo vệ được thiết bị.
- Chọn aptomat:
Chọn aptomat 3 pha MCCB LS ABN 103C do hãng LS chế tạo loại 75(A) giá 860,000vnđ
Ta chọn :In = 75A > Iđm = 14,3A
3.In = 3.75 = 225A > 188,7A (thỏa yêu cầu).
2.2.2 Chọn cầu chì
Cầu chì là một phần tử hay thiết bị bảo vệ mạch điện bằng cách làm đứt mạch điện. Cầu chì được sử dụng nhằm phịng tránh các hiện tượng quá tải trên đường dây gây cháy, nổ.
- Nguyên tắc hoạt động:
Cầu chì hoạt động dự trên ngun tắc hiệu ứng dịng điện. khi thiết bị điện hoặc mạng điện phía sau cầu chì bị ngắn mạch hoặc quá tải lớn, dòng điện chạy qua dây chảy cầu chì sẽ lớn hơn dịng điện định mức làm cho dây chảy bị đốt nóng chảy, đó dây chảy bị đứt, cho nên phần điện bị ngắn mạch được tách ra khỏi lưới.
- Cấu tạo cầu chì gồm những phần chính sau:
Than cầu chì được chế tạo từ gốm sứ hoặc nhựa tổng hợp, có thể có nắp hoặc khơng. Ốc, đinh vít bắt đây cháy được gọi là cốt bắt dây được chế tạo bằng kim loại như: sắt, nhôm, đồng,…
Dây cháy cầu chì được làm bằng hợp kim chì hoặc đồng và còn được đưa ra thành dây cháy nhanh và dây cháy chậm.
Hình 2.3: Ký hiệu của cầu chì.
- Yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi lắp cầu chì:
Đặc tính A-S của cầu chì phải thấp hơn đặc tình của đối tượng bảo vệ và phải ổn định.
Khi lắp đặt cầu chì phải đảm bảo tính chọn lọc theo thứ tự từ tải về nguồn, tức là phần tử nào bị sự cố ngắn mạch hoặc quá tải lớn thì cầu chì bảo vệ nó tác động.
Cầu chì làm việc đảm bảo tin cậy tức là khi phần tử được cầu chì bảo vệ quá tải hoặc ngắn mạch , thì cầu chì phải tac động cắt phần tử bị quá tải hoặc ngắn mạch ra khỏi hệ thống điện, không được chối tác động.
Khi cần thay thế, sửa chữa cầu chì phải an tồn tiện lợi.
- Phân loại cầu chì: Cầu chì hộp.
Cầu chì cá.
Cầu chì kiểu nắp vặn. Cầu chì kiểu ống sứ.
- Chọn cầu chì :
Điều kiện chọn cầu chì: Icc>Ilv.
Icc: Dịng điện định mức cầu chì. Imm: Dịng điện mở máy.
Ilv: Dịng điện làm việc lâu dài Ilvcủa động cơ. Vậy ta chọn cầu chì loại 80(A).
2.2.3 Chọn contactor
Contactor là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt thường xuyên các mạch điện động lực từ xa, bằng tay hoặc tự động. Thường dùng để khởi động động cơ (khởi động trực tiếp, khởi động sao-tam giác,…), đóng cắt tải chiếu sáng (đèn điện các hộ gia đình, chung cư,..), đóng cắt tụ bù.
- Cấu tạo của contactor:
Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: Cơ cấu điện từ (nam châm điện), hệ thống dập hồ quang (tiếp điểm chính và phụ).
Nam châm điện: gồm 4 thành phần: Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm.
Lõi sắt (mạch tò) của nam châm gồm 2 phàn: phàn cố định và phàn nắp di động. Lõi thép nam châm có dạng EE, EI hay CI.
Lị xo phản lực: có tác dụng đẩy phần nắp di động mở về vị trí ban đầu khi ngừng cung cấp điện vào cn dây.
Khi Contactor chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy, mịn dần. Vì vậy cần có hệ thống dập hồ quang gồm nhiều vách ngăn làm bằng kim loại đặt cạnh hai bên tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là tiếp điểm chính của Contactor.
Hình 2.4: cấu trúc cơ bản của contactor
Hệ thống tiếp điểm của Contactor:
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 hút lại.
Tiếp điểm phụ: có khả năng cho dịng điện đi qua các tiếp điểm nhiều hơn 5A. Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường mở. Tiếp điểm thường đóng là tiếp điểm ở trạng thái đóng khi cuộn dây nam châm trong Contactor ở trạng thái không được cấp điện. Tiếp điểm thường mở: ngược lại tiếp điểm thường đóng.
Như vậy hệ thống tiếp điểm chính được mắc trong mạch động lực còn tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển.
Hình 2.5: Các ký hiệu biểu điễn cho cuộn dây contactor và các loại tiếp điểm.
- Nguyên lý hoạt động của Contactor:
Khi cấp nguồn điện bằng giá trị điện áp định mức của Contactor vào hai đầu cuộn dây quấn trên phần lõi từ cồ định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di động hình
thành mạch từ kín, Contactor ở trạng thái hoạt động. Lúc này nhờ vào bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm kín cho tiếp điểm chính đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (thường đóng sẽ mở ra, thường hở sẽ đóng lại) và duy trì trạng thái này. Khi ngừng cấp nguồn cho cuộn dây thì Contactor ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm ở trạng thái ban đầu.
- Các thông số cơ bản của Contactor:
Điện áp định mức:Điện áp định mức của Contactor Uđm là điện áp của mạch
điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng ngắt, chính là điện áp vào hai đầu cuộn dây của nam châm điện sao cho mạch từ hút lại.Thông số này ghi trên nhãn của Contactor có các cấp điện áp:110V, 220V,400V một chiều và 127V, 220V, 380V xoay chiều.
Khả năng cắt và khả năng đóng:Khả năng cắt của Contactor điện xoay chiều
đạt bội số đến 10 lần dòng điện định mức với phụ tải điện cảm.Khả năng đóng: Contactor điện xoay chiều dùng để khởi động động cơ điện cần phải có khả năng đóng từ 4 đến 7 lần Iđm.
Tuổi thọ của contactor:Tuổi thọ của Contactor phụ thuộc vào số lần đóng, mở.
Sau số lần đóng mở ấy thì Contactor sẽ bị hỏng và khơng dùng được.
Tần số thao tác:Là số lần đóng cắt contactor trong một giờ: 30, 100, 120, 180,
300,600, 1200, 1500 lần/giờ.
- Tính tốn chọn contactor:
Uđm đặt vào động cơ có thơng số sau: Pđm = 5 kW.
. .
Uđm = 380 V. Ta có Iđm = 14,3A
Ta tính được dịng điện định mức của contactor (Iđm). Ict = (1,2-1,5)Iđm : với (1,2÷1,5) là hệ số khởi động. Chọn Ict = 1,4.Iđm =20,02 (A)
Vậy chọn dòng contactor 3P MC-22b do hãng LS chế tạo có cường độ dịng điện 22A với giá thành 547.000 vnđ.
Hình ảnh của sản phẩm được chọn.
2.2.4 Role nhiệt
Role nhiệt là một loại khí cụ điện để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự cố q tải. Role nhiệt khơng tác động tức thời theo trị số dịng điện vì nó có qn tính nhiệt lớn, phải có thời gian phát nóng, do đo nó làm việc có thời gian từ vài giây đến vài phút.
- Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý chung của role nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt của dòng điện làm giãn nở phiến lưỡng kim. Phiến luongx kim gồm hai lá kim loại có hệ số giãn nở khác nhau (hệ số giãn nở hơn kém nhau 20 lần) ghép chặt với nhau thành mọt phiến bằng phương pháp cán nóng hoặc hàn. Khi có dịng điện q tải đi qua, phiến lưỡng kim được đốt nóng, uốn cong về phía kim loại có hệ số giãn nở bé, đẩy cần gạt làm lò xo co lại và chuyển đổi hệ thống tiếp điểm phụ. Để role nhiệt làm việc trở lại, phải đợi phiến kim loại nguội và kéo cần reset của role nhiệt.
- Phân loại role nhiệt:
Đốt nóng trực tiếp: Dịng điện đi qua trược tiếp tấm kim loại kép. Loại này có cấu tạo đơn giản, nhưng khi thay đổi dịng điện định mức phải thay đổi tấm kim loại kép, loại này khơng tiện dụng.
Đốt nóng gián tiếp: Dịng điện đi qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lượng tỏa ra gián tiếp đốt nóng tấm kim loại. loại này có ưu điểm là muốn thay dịng điện định mức ta chỉ cần thay đổi phần tử đốt nóng. Khuyết điểm là khi có quá tải lớn, phần tử đốt nóng có thể đật đến nhiệt độ khá cao nhưng vì khơng khí tuyền nhiệt kém, nên tấm
Đốt nóng hỗn hợp: Loại này tương đối tốt vì vừa đốt nóng trực tiếp vừa đốt nóng gián tiếp. Có tính ổn định nhiệt tương đối cao và có thể làm việc ở bội số quá tải lớn.
- Tính chọn role nhiệt:
Việc lựa chọn phải đảm bảo thích hợp nếu chọn role nhiệt có dịng điện q lớn, làm giảm tuổi thọ của thiết bị cần bảo vệ, cịn dịng điện đi qua q thấp thì khơng tận dụng được tối đa công suất động cơ.
Trong thực tế ta chọn dòng điện định mức role nhiệt bằng dòng điện định mức của động cơ cần bảo vệ, role nhiệt tác động ở giá trị: Itđ =(1,2÷1,3)Iđm với Itđ là dịng điện tác động của role nhiệt.
Cịn q trình mở máy thì tùy thuộc vào dịng khởi động lớn do thời gian ngắn nên role nhiệt chưa kịp tác động và khi đó coi như bi ngắn mạch thời gian ngắn.
Ta có dịng điện định mức của động cơ: 14,3A.
Vậy chọn rơle nhiệt 3P LS MT-32 (16-22A) với giá 280.000vnđ.
2.3 Tính tốn điện trở phụ mạch roto
Tính Mth: Mth = ==4221 Tính Mđm: Mđm = == 1507 vì: =2,8. Chọn dải khởi động: Mkđmax = (0,75-0,9)Mth = 0,9.4221 =3799 Mkđmin = (1,1-1,5)Mđm = 1,1.1507 =1657 Lập tỷ số: λ = = =2,29
Tính điện trở khởi động tồn phần: Rtp = ==3,48 Ω
R1 = λR2’ = 2,29.0,29 =0,66 Ω R2 = λ.R1 =2,29.0,66 = 1,5 Ω R3 = λ.R2 = 2,29.1,5=3,4 Ω Tính giá trị các cấp điện trở khởi động:
Rf1 = R1 – R2’ =0,66 - 0,29 =0,37 Ω Rf2 = R2 – R1 =1,5 – 0,66 =0,84 Ω Rf3 = R3 – R2 =3,4 – 1,5 =1,9 Ω Tốc độ động cơ tại các cấp mở máy. Hệ số trượt lúc mở máy. Với Rf =0,37 Ω Sth = = = 0,5 n = (1-S)= (1-0,5)= 500 vòng/phút. Với Rf =0,84 Ω. Sth = = = 0,88 n = (1-S)= (1-0,88)= 120 vòng/phút.
Như vậy động cơ khởi động với điện trở phụ Rf3 từ 0 vòng/phút lên tới 120 vòng/phút. Tiếp theo khởi động với trở phụ Rf2 từ 120 vòng/phút lên tới 500 vòng/phút. Cuối cùng động cơ khởi động với điện trở phụ Rf1 từ 500 vòng/phút lên tới tốc độ định mức 945 vòng/phút.