4.1. Khái niệm
Rơ le thời gian là một khí cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động, với vai trò điều khiển trung gian giữa các thiết bị điều khiển theo thời gian định trước.
Rơ le thời gian gồm: mạch từ của nam châm điện, bộ định thời gian làm bằng kinh kiện điện tử, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ (≤5A), vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp điểm.
Trong sơ đồ điều khiển và bảo vệ, rơ le thời gian dùng để giới hạn thời gian quá tải của thiết bị, tự động mở máy động cơ nhiều cấp biến trở, hạn chế động cơ làm việc không tải.
Những yêu cầu chung đối với rơle thời gian là:
(Nhiệt độ, độ ẩm, độ rung …).
- Công suất ngắt của hệ thống tiếp điểm đủ lớn. - Công suất tiêu thụ nhỏ.
- Kết cấu, sử dụng đơn giản.
Tùy theo yêu cầu sử dụng khi lắp ráp hệ thống mạch điều khiển truyền động, ta có hai loại rơ-le thời gian: Rơ le thời gian ON DELAY, rơ-le thời gian OFF DELAY.
4.2. Rơ le thời gian ON DELAY 4.2.1.Ký hiệu
* Cuộn dây rơ-le thời gian: hoặc
Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây rơ le thời gian được ghi trên nhãn, thông thường là : 110V, 220V…
* Hệ thống tiếp điểm:
- Tiếp điểm tác động khơng tính thời gian : tiếp điểm này hoạt động tương tự các tiếp điểm của rơ-le trung gian.
Tiếp điểm thường đóng:
Tiếp điểm thường đóng:
- Tiếp điểm tác động có tính thời gian: Tiếp điểm đóng chậm mở nhanh: Tiếp điểm mở chậm đóng nhanh:
4.2.2.Nguyên lý hoạt động
Khi cấp nguồn vào cuộn dây của rơ-le thời gian ON DELAY, các tiếp điểm tác động khơng tính thời gian chuyển đổi trạng thái tức thời (thường đóng hở ra, thường hở đóng lại), các tiếp điểm tác động có tính thời gian không đổi. Sau khoảng thời gian đã định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển trạng thái và duy trì trạng thái này.
Khi ngưng cấp nguồn vào cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tức thời trở về trạng thái ban đầu.
4.3. Rơ le thời gian OFF DELAY 4.3.1.Ký hiệu
* Cuộn dây rơ-le thời gian: hoặc
Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây rơ le thời gian được ghi trên nhãn, thông thường là : 110V, 220V…
* Hệ thống tiếp điểm:
- Tiếp điểm tác động khơng tính thời gian: tiếp điểm này hoạt động tương tự các tiếp điểm của rơ-le trung gian.
Tiếp điểm thường đóng:
Sơ đồ chân của rơ-le thời gian ON DELAY
Tiếp điểm thường đóng:
- Tiếp điểm tác động có tính thời gian:
Tiếp điểm đóng nhanh mở chậm:
Tiếp điểm mở nhanh đóng chậm:
4.3.2.Nguyên lý hoạt động
Khi cấp nguồn vào cuộn dây của rơ-le thời gian OFF DELAY, các tiếp điểm tác động tức thời và duy trì trạng thái này.
Khi ngưng cấp nguồn vào cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tác động khơng tính thời gian trở về trạng thái ban đầu. Tiếp sau đó một khoảng thời gian đã định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển về trạng thái ban đầu.
4.4. Một số rơ le thời gian
4.4.1. Rơ le thơi gian kiểu điện từ
1: Mạch từ dẹt 2: Vòng ngắn mạch 3: Mạch từ trụ 4: Cuộn dây điện từ
5: Nắp từ động 6: Lò xo phản kháng 7: Lò xo chỉnh định 8: Má tiếp điểm động
Trên hình 4.7, loại này dùng ở mạch 1 chiều và thường để duy trì thời gian nhả chậm nắp từ động tới 3s. Mạch từ trụ 3 và mạch từ hình chữ nhật dẹt 1 có đặt vịng ngắn mạch 2 ơm xung quanh. Tiếp điểm Rơ le gắn trên nắp từ động 5 khi đóng hay ngắt cuộn hút 4, từ thơng trong lõi từ biến thiên làm xuất hiện dịng điện cảm ứng trong các vòng ngắn mạch chống lại sự biến thiên của từ trường đã sinh ra nó, do đó tốc độ biến thiên của từ thơng tạo bởi cuộn hút 4 bị chậm lại. Kết quả thời gian tác động của rơle chậm lại.
Chỉnh định thời gian tác động nhờ chỉnh: - Độ căng nhả của lò xo nhả 6;
- Độ căng của lò xo 7 tạo ra lực tách nắp từ động 5 khỏi trụ từ 3; - Khe hở phụ qua tấm đệm phi từ tính giữa nắp từ động 5 và trụ từ 3.
4.4.2.Rơ le thời gian kiểu thuỷ khí
Cuộn hút 1 quấn trên lõi từ 2 () được cấp điện sẽ hút nắp từ động 3 lò xo 4 bị kéo cũng như tiếp điểm 5 khơng đóng ngay vì pít tơng 6 chuyển động chậm do dầu nhớt trong xi lanh cản lại, do đó tiếp điểm động chậm hoặc nhả chậm khi cuộn hút 1 bị cắt điện và qúa trình nhả ra cũng diễn ra chậm. Rơ le kiểu này dùng cho cả cuộn hút một chiều lẫn xoay chiều.
4.4.3. Rơ le thời gian kiểu điện tử
4.4.3.1.Rơ le thời gian dùng kỹ thuật tương tự
* Sơ đồ mạch điện như hình 4.9 * Nguyên lý làm việc:
Khi ấn nút Star tụ C được nạp từ nguồn qua R1 (sau khoảng vài giây thì tụ được nạp đầy ) cực B của T1 dương và T1 mở => T2 mở Rơ le P tác động .
Khi buông tay khỏi nút Star tụ C bắt đầu phóng điện qua R2, qua T1, T2 Khi tụ C phóng điện hết, điện thế cực B của T1 nhỏ hơn 0,6V, T1 khố => T2 khố rơle P thơi tác động, đóng hoặc cắt điện. Việc điều khiển thời gian trễ của rơ le nhờ việc thay đổi R2.
4.4.3.2. Rơ le thời gian IC logic
* Sơ đồ mạch
Bình thường tụ C đã phóng hết điện qua T1 do vậy 2 đầu cổng I đều ở mức “0”, cổng II ở mức “0” T2 khoá, rơ le P khơng tác động. Khi đóng cơng tắc CT đầu X1 ở mức “1”, X2 ở mức “0” T2 vẫn khoá P vẫn chưa tác động đồng thời tụ C được nạp, khi tụ C được nạp đến 1 giá trị nào đó, đầu X2=”1” thì đầu ra II ở mức “1”, T2 mở Rơ le P tác động đóng hoặc mở tiếp điểm ở mạch điều khiển. Việc điều khiển thời gian trễ của rơle bằng cách thay đổi R3 để thay đổi thời gian nạp của tụ.
4.5. Cách tính tốn lựa chọn rơ le
Cách đấu rơ le vào mạch: Đối với mạch có cơng suất nhỏ và trung bình cuộn dịng điện được đấu trực tiếp vào mạch, cụ thể là đấu nối tiếp với phụ tải. Đối với mạch có cơng suất lớn, dịng điện lớn thì cuộn dịng điện phải đấu gián tiếp qua máy biến dịng.
Tính tốn dịng đặt ngắt cho rơ le:
- Đối với phụ tải khơng có dịng khởi động Itđ = 1,2Iđm; - Đối với phụ tải là động cơ rô to dây quấn Itđ =1,2Iđm; - Đối với phụ tải là động cơ rơ to lồng sóc Itđ =1,3Imm.
5. BỘ KHỐNG CHẾ
5.1. Khái quát và cơng dụng
Bộ khống chế là khí cụ điện dùng để điều khiển gián tiếp (qua mạch điều khiển) hoặc điều khiển trực tiếp (qua mạch động lực) các thiết bị điện.
Bộ khống chế điều khiển gián tiếp còn gọi là bộ khống chế từ hay khống chế chỉ huy. Bộ khống chế điều khiển trực tiếp còn gọi là bộ khống chế động lực.
Bộ khống chế là khí cụ điện đóng, cắt đồng thời nhiều mạch (điều khiển hoặc động lực hoặc cả điều khiển lẫn động lực) nhờ tay quay và vô lăng quay để điều khiển một quá trình nào đó như: mở máy, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều, hãm điện…
5.2. Phân loại
- Theo kết cấu: Bộ khống chế hình trống và bộ khống chể hình cam.
- Theo nguyên lý sử dụng: Bộ khống chế một chiều và bộ khống chế xoay
chiều.
5.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ khống chế hình trống
Tang trống 1 có trục quay 2 được quay từng vị trí nhờ vơ lăng3. Trên tang trống có gắn các đoạn vành trượt 4 (vành tiếp xúc động) các vành này có thể được nối với nhau nhờ thanh nối 6. Do vậy mà các má đồng tiếp xúc tĩnh 7 và 8 (chẳng hạn) gắn trên thanh 11 có thể được nối liền mạch qua 2 vành tiếp xúc động 4 và 5 ở một góc quay tương ứng náo, đó vị trí quay được chỉ trên đĩa chia độ 12.
Các dấu chấm chỉ rõ vị trí của bộ khống chế mà các tiếp điểm tương ứng được nối thơng. Những vị trí khơng có dấu chấm thì các tiép điểm được mở. Ví dụ trên hình 10.10b thì tiếp điểm 9 và 10 được nối thơng tại các vị trí 3’, 1, 2, 3 của bộ khống chế cịn tại các vị trí 1’, 2’ thì tiếp điểm 9, 10 bị mở.
5.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ khống chế hình cam
1. Trục quay 2. Hình cam 3. Trục nhỏ có vấu 4. Các tiếp điểm tĩnh 5. Các tiếp điểm động 6. Lị xo đàn hồi
Hình dạng chung của một bộ khống chế hình cam được trình bày như hình vẽ. Trên trục quay 1 người ta bắt chặt hình cam 2. Một trục nhỏ có vấu 3 có lị xo đàn hồi 6 ln ln đẩy trục vấu 3 tỳ lên hình cam. Các tiếp điểm động 5 bắt chặt trên giá tay gạt, trục 1 quay, làm xoay hình cam 2, do đó trục
nhỏ có vấu 3 sẽ khớp vào phần lõm hay phần lồi của hình cam, làm đóng hoặc mở các bộ tiếp điểm 4 và 5.
5.5. Một số thông số kỹ thuật của bộ khống chế
Bộ khống chế hình cam có tần số thao tác lớn hơn nhiều so với bộ khống chế hình trống (hơn 1000 lần/giờ), khống chế được động cơ điện xoay chiều và một chiều công suất lớn (tới 200kW). Tiếp điểm động tiếp xúc dạng lăn, vì vậy được dùng rộng rãi. Ở các bộ khống chế cơng suất lớn, mỗi cặp tiếp điểm cịn có một hộp dập hồ quang. Bộ khống chế hình trống tần số thao tác bé bởi vì tiếp điểm động và tĩnh có hình dạng tiếp xúc trượt dễ bị mài mịn.
Các thơng số định mức của bộ khống chế động lực đối với các kiểu trên được cho ở hệ số thông điện ĐL%=40% và tần số thao tác không lớn hơn 600 lần/ giờ. Các bộ khống chế động lực để điều khiển động cơ xoay chiều ba pha rô to day quấn công suất 100kW ở điện áp 380V, động cơ điện một chiều có cơng suất 80kW ở điện áp 440V, có trọng lượng xấp xỉ 90kg. Các bộ khống chế cỡ bé dùng để điều khiển động cơ xoay chiều có cơng suất bé (11-30)kW có trọng lượng xấp xỉ 30kg.
Bộ khống chế chỉ huy được sản xuất ứng với điện áp 500V, các tiếp đểm có dịng điện làm việc liên tục đến 10A, dòng điện ngắt một chiều ở phụ tải điện cảm đến 1,5A ở điện áp 220V.
5.6. Lựa chọn bộ khống chế
Phải căn cứ vào điện áp định mức của mạch thao tác và quan trọng hơn là dòng điện cho phép đi qua các tiếp điểm ở chế độ làm việc liên tục và chế độ ngắn hạn lặp lại(liên quan đến tần số đóng- cắt/ giờ).
Trị số dịng điện của tiếp điểm bộ khống chế động lực thường được lựa chọn với hệ số dự chữ 1,2 đối với dòng một chiều, 1,2 .103
U P I = (A) (4.1), và 1,3 với dòng xoay chiều .10 ( ) 3 3 , 1 3 A U P I = (4.2)
Trong đó: P: Công suất động cơ điện(KW), U: Điện áp định mức của nguồn(V).
Dòng điện định mức của bộ khống chế hình trống có các cấp: 25; 50; 100;150; 300A khi làm việc liên tục dài hạn. Còn khi làm việc ngắn hạn lặp lại thì dịng điện định mức có thể chọn cao hơn. Khi tăng tần số thao tác ta phải chọn dung lượng bộ khống chế cao hơn.
Khi điện áp nguồn thay đổi, dung lượng bộ khống chế cũng thay đổi theo, chẳng hạn một bộ khống chế có dung lượng 100kW ở điện áp 220V, khi sử dụng ở điện áp 380V thì chỉ được dùng tới cơng suất 60kW.
Câu 1: Nêu khái niệm, công dụng, cấu tạo và nguyên lý làm việc của contactor? Phân biệt các loại tiếp điểm có trong Contactor?
Câu 2: Cho biết chế độ làm việc của contactor xoay chiều và chế độ làm việc của contactor một chiều?
Câu 3: Vẽ mạch điện sử dụng các khí cụ điện: cầu dao, áptơmát, cơng tắc, nút bấm, công tắc tơ để điều khiển động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha?
Câu 4: Nêu khái niệm, công dụng và các yêu cầu kỹ thuật của khởi động từ? Nêu cách phân loại, nguyên lý làm việc của khởi động từ?
Câu 5: Nêu khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của rơle trung gian? Câu 6: Nêu khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của rơle thời gian? Câu 7: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của rơ le tốc độ?
Câu 8: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ khống chế? Có mấy loại bộ khống chế? Nêu nguyên lý làm việc của chúng?
2. SỰ PHÁT NÓNG CỦA CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN........................................................7 Tên gọi..................................................................................................................31 Kiểu......................................................................................................................31 Cơng tắc một cực....................................................................................................32 Hz.........................................................................................................................35 Tỷ số: gọi là hệ số trở về (4.10 ) ..........................................................................................................56
* Nhược điểm của rơ le điện từ: Ptd (công suất tác động) tương đối lớn, Độ nhậy thấp, Hệ số điều khiển Kđk nhỏ, Hiện nay có xu hướng cải tiến ứng dụng vật liệu sắt từ mới sản xuất các loại rơ le để tăng Kđk..................................................................................57
4. CẦU CHÌ...........................................................................................................61
5. THIẾT BỊ CHỐNG DỊNG ĐIỆN RÒ.................................................................67
Rơ-le (relay) Kiểm tra tốc độ được dùng để làm việc trong các sơ dồ hãm phanh tự động các động cơ điện khơng đồng bộ rơto lồng sóc, làm việc ở lưới điện áp 380V. Rơ-le (relay) có thể làm việc với động cơ điện có tốc độ quay từ 1000 đến 3000 vg/ph ở chế độ liên tục hay ngắn hạn lặp lại có tần số thao tác không quá 30 lần trong 1 phút...........................85
4. RƠ LE THỜI GIAN...........................................................................................86
4.5. Cách tính tốn lựa chọn rơ le ...................................................................92
- Đối với phụ tải là động cơ rơ to lồng sóc Itđ =1,3Imm...............................................................................93
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Khí cụ điện-Phạm Văn Chới-NXB Giáo dục – 2007
2. Khí cụ điện, kết cấu sử dụng và sữa chữa – NXB Khoa học và Giáo dục – 1995.
3. Khí cụ điện, Lý thuyết – Kết cấu tính tốn lựa chọn sử dụng – NXB Khoa học và Giáo dục – 2001.
4. Giáo trình Khí cụ điện – Nguyễn Lê Trung – Đại học sư phạm kỹ thuật Tp. HCM.