Giáo trình môn Khí cụ điện

mức của động cơ. Khi các tiếp điểm contactor hở mạch, ngắt dòng điện định mức của động cơ, TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 64/ 103 lúc đó điện áp xuất hiện giữa hai cực của tiếp điểm chỉ lớn khoảng 20% điện áp định mức của nguồn điện cung cấp. Ví dụ như: các động cơ lồng sóc thông dụng: động cơ thang máy, băng chuyền, cần cẩu, máy nén, máy điều hòa nhiệt độ d. Ký hiệu AC 4: Contactor khi được chọn lựa theo trạng thái này dùng để khởi động, phanh nhấp nhảø, phanh ngượcđộng cơ không đồng bộ rotor lồng sóc. Khi các tiếp điểm contactor đóng kín mạch, tại dòng điện đỉnh, có giá trị bằng khoảng 5 đến 7 lần giá trị dòng điện định mức của động cơ. Khi các tiếp điểm contactor hở mạch, ngắt dòng điện tại giá tri lớn tương tự như nêu trên, lúc đó điện áp xuất hiện giữa hai cực của tiếp điểm lớn bằng mức điện áp định mức của nguồn điện cung cấp. Loại này được sử dụng cho các động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc trong máy in, máy nâng hàng, trong công nghiệp luyện kim Ta có giản đồ thời gian mô tả các chế độ họat động AC1, AC2, AC3 và AC4 của contactor trong hình vẽ 5.3 t I Iđm Thời điểmø åø åø å ngắt mạché ïé ïé ï Chế độá äá äá ä AC1 t I Iđm Chế độá äá äá ä AC3 t I Iđm Thời điểmø åø åø å ngắt mạché ïé ïé ï Chế độ AC2 –á äá äá ä AC4 Ikđ Chu kỳ khởiø ûø ûø û độngäää Thời điểmø åø åø å ngắt mạché ïé ïé ï Ikđ Chu kỳ khởiø ûø ûø û độngäää Iđm là dòng điện định mức của động cơ.ø ø ä ù û äø ø ä ù û äø ø ä ù û ä Ikđ là dòng điện khởi động của động cơ.ø ø ä û ä û äø ø ä û ä û äø ø ä û ä û ä TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 65/ 103 2. Các contactor sử dụng điện một chiều: DC1, DC2, DC3, DC4, DC5. Theo tiêu chuẩn IEC, sử dụng các contactor để đóng ngắt các phụ tải một chiều (DC load) được phân thành 5 chế độ họat động (contactor dùng trong trường hợp này là contactor một chiều, điện áp cung cấp vào cuộn dây contactor là loại điện áp một chiều). a. Ký hiệu DC1: Các contactor mang ký hiệu DC1 dùng đóng cắt cho tất cả các phụ tải một chiều (DC load) có thời hằng (T = L/R) nhỏ hơn hay bằng 1ms. DC1 được sử dụng cho các hộ tiêu thụ, phụ tải không có tính cảm ứng hoặc tính cảm ứng bé, các lò điện trở. b. Ký hiệu DC2: Các contactor mang ký hiệu DC2 được sử dụng để đóng ngắt mạch động cơ một chiều kích từ song song. Hằng số thời gian của mạch tải khoảng 7,5 ms. Khi các tiếp điểm đóng kín mạch hình thành dòng điện khởi động, dòng điện này có giá trị khoảng 2,5 lần dòng điện định mức của động cơ. Khi tiếp điểm của contactor ngắt mạch, cắt dòng điện định mức động cơ; lúc đó điện áp xuất hiện giữa hai cực của tiếp điểm là hàm số phụ thuộc theo sức phản điện của phần ứng động cơ, sự ngắt mạch xảy ra nhẹ nhàng. c. Ký hiệu DC3: Các contactor mang ký hiệu này được sử dụng trong các trường hợp khởi động, phanh nhấp nhả, hay phanh ngược các động cơ một chiều kích từ song song. Thời hằng của mạch tải nhỏ hơn 2 ms. Khi các tiếp điểm đóng kín mạch hình thành dòng điện khởi động, dòng điện có giá trị khoảng 2,5 lần dòng điện định mức của động cơ. Khi các tiếp điểm của contactor ngắt mạch, cắt dòng điện có giá trị khoảng 2,5 lần giá trị dòng điện định mức qua mạch của động cơ, lúc đó điện áp xuất hiện giữa hai cực của tiếp điểm có thể lớn hơn điện áp nguồn cung cấp. Điện áp xuất hiện lớn khi tốc độ quay của động cơ thấp, sức phản điện của phần ứng có giá trị thấp, sự ngắt mạch xảy ra nặng nề thực hiện khó khăn. d. Ký hiệu DC4: Các contactor mang ký hiệu này được sử dụng đóng ngắt mạch phụ tải là động cơ một chiều kích từ nối tiếp. Thời hằng của mạch phụ tải khoảng 10ms. TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 66/ 103 Khi các tiếp điểm đóng kín mạch hình thành dòng điện khởi động dòng điện này có giá trị khoảng 2,5 lần dòng điện định mức của động cơ. Khi các tiếp điểm của contactor ngắt mạch, cắt dòng điện có giá trị khoảng 1/3 lần giá trị dòng điện định mức qua mạch của động cơ; lúc đó điện áp xuất hiện giữa hai cực của tiếp điểm khoảng 20% điện áp nguồn cung cấp. Trong phạm vi ứng dụng này số lần đóng cắt trong một giờ có thể gia tăng. Sự ngắt mạch xảy ra nhẹ nhàng. e. Ký hiệu DC5: Các contactor mang ký hiệu này được sử dụng khởi động, phanh ngược, đảo chiều quay động cơ một chiều kích từ nối tiếp. Thời hằng của mạch phụ tải nhỏ hơn hay bằng 7,5 ms. Khi các tiếp điểm đóng kín mạch hình thành dòng điện đỉnh có giá trị 2,5 lần dòng điệân định mức của động cơ. Khi các tiếp điểm của contactor ngắt mạch, cắt dòng điện có giá trị lớn khoảng giá trị dòng điện đỉnh nêu trên; lúc đó điện áp xuất hiện giữa hai cực của tiếp điểm lớn bằng mức điện áp nguồn cung cấp. Sự ngắt mạch xảy ra khó khăn. ĐẶC TÍNH CỦA CONTACTOR KHI SỬ DỤNG THEO CÁC CHẾ ĐỘ TRONG MẠCH XOAY CHIỀU AC: Vận hành bình thường Vận hành đặc biệt Đóng mạch Ngắt mạch Đóng mạch Ngắt mạch LOẠI TẢI Chế Độ I IBBEBB U UBB EBB cos  I IBBEBB U UBBEBB cos  I IBBEBB U UBBEBB cos  I IBBEBB U UBBEBB cos Tải thuần trở (không tính cảm) AC1 1 1 0.95 1 1 0.95 1.5 1.1 0.95 1.5 1.1 0.95 Động cơ rotor dây quấn AC2 2.5 1 0.65 2.5 1 0.65 4 1.1 0.65 4 1.1 0.65 Động cơ rotor lồng sóc AC3 6 1 0.35 1 0.17 0.35 8 1.1 0.35 6 1.1 0.35 TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 67/ 103 Động cơ rotor lồng sóc AC4 6 1 0.35 6 1 0.35 10 1.1 0.35 8 1.1 0.35 ĐẶC TÍNH CỦA CONTACTOR KHI SỬ DỤNG THEO CÁC CHẾ ĐỘ TRONG MẠCH XOAY CHIỀU DC: Vận hành bình thường Vận hành đặc biệt Đóng mạch Ngắt mạch Đóng mạch Ngắt mạch Loại Tải Chế Độ I IBBEBB U UBB EBB L R I IBBEBB U UBBEBB L R I IBBEBB U UBBEBB L R I IBBEBB U UBBEBB L R Tải thuần trở (không tính cảm) DC1 1 1 0.95 1 1 0.95 1.5 1.1 0.95 1.5 1.1 0.95 Động cơ DC kích từ song song (vận hành bình thường) DC2 2.5 1 0.65 2.5 1 0.65 4 1.1 0.65 4 1.1 0.65 Động cơ DC kích từ song song (khởi động, hãm phanh dòng điện ngược) DC3 6 1 0.35 1 0.17 0.35 8 1.1 0.35 6 1.1 0.35 Động cơ DC kích từ nối tiếp (vận hành bình thường) DC4 2.5 1 0.65 2.5 1 0.65 4 1.1 0.65 4 1.1 0.65 Động cơ DC kích từ nối tiếp DC5 6 1 0.35 1 0.17 0.35 8 1.1 0.35 6 1.1 0.35 TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 68/ 103 (khởi động, hãm phanh dòng điện ngược) TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 69/ 103 CÂU HỎI PHẦN A 1. Nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của contactor. 2. Phân biệt các loại tiếp điểm có trong contactor. 3. Cho biết các chế độ làm việc của cotactor xoay chiều. 4. Cho biết các chế độ làm việc của cotactor xoay chiều. 5. Chọn contactor theo tải là động cơ KĐB 3 pha rotor lồng sóc 10HP, 220V, cos=0.75, =0.8, kBBmmBB = 4, vận hành dừng động cơ bình thường. 6. Một lò nung có công suất 5KW, 1 pha 220V. =0.8, chọn contactor để đóng ngắt cho tải trên. TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 70/ 103 B - RƠ-LE ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ I. KHÁI QUÁT VÀ PHÂN LOẠI: Rơ-le là loại khí cụ điện dùng để tự động đóng cắt mạch điều khiển , bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện. Có nhiều cách phân loại rơ le:  Phân loại theo nguyên lý làm việc có: - Rơ-le điện từ. - Rơ-le điện động. - Rơ-le từ điện. - Rơ-le cảm ứng. - Rơ-le nhiệt. - Rơ-le bán dẫn và vi mạch  Phân loại theo vai trò và đại lượng tác động của rơ-le có: - Rơ-le trung gian. - Rơ-le thời gian. - Rơ-le nhiệt. - Rơ-le tốc độ. - Rơ-le dòng điện. - Rơ-le điện áp. - Rơ-le công suất. - Rơ-le tổng trở. - Rơ-le tần số  Phân loại theo dòng điện có: - Rơ-le dòng điện một chiều. - Rơ-le dòng điện xoay chiều.  Phân loại theo giá trị và chiều của đại lượng đi vào rơ-le: - Rơ-le cực đại. - Rơ-le cực tiểu. - Rơ-le sai lệch. - Rơ-le hướng TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 71/ 103 II. MỘT SỐ LOẠI RƠLE THÔNG DỤNG: 1. Rơ-le trung gian: a) Khái niệm và cấu tạo: Rơ-le trung gian là một khí cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động, cơ cấu kiểu điện từ. Rơ-le trung gian đóng vai trò điều khiển trung gian giữa các thiết bị điều khiển (contactor, rơ-le thời gian). Rơ-le trung gian gồm: mạch từ của nam châm điện, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ ( 5A), vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp điểm. b) Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động của rơ-le trung gian tương tự như nguyên lý hoạt động của contactor. Khi cấp điện áp bằng giá trị điện áp định mức vào hai đầu cuộn dây của rơ-le trung gian (ghi trên nhãn), lực điện từ hút mạch từ kín lại, hệ thống tiếp điểm chuyển đổi trạng thái và duy trì trạng thái này (tiếp điểm thường đóng hở ra, tiếp điểm thường hờ đóng lại). Khi ngưng cấp nguồn, mạch từ hở, hệ thống tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu. Điểm khác biệt giữa contactor và rơ-le có thể tóm lược như sau: - Trong rơ-le ta chỉ có duy nhất một loại tiếp điểm có khả năng tải dòng điện nhỏ, sử dụng cho mạch điều khiển (tiếp điểm phụ). - Trong rơ-le ta cũng có các loại tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm thường hở, tuy nhiên các tiếp điểm không có buồng dập hồ quang (khác với hệ thống tiếp điểm chính trong contactor hay CB). Các ký hiệu dùng cho rơ-le trung gian: Trong quá trình lắp ráp các mạch điều khiển dùng rơ-le hay trong một số mạch điện tử trong công nghiệp, ta thường gặp các ký hiệu sau đây: - Ký hiệu SPDT: Ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ SINGLE POLE DOUBLE THROW, rơ-le mang ký hiệu này có một cặp tiếp điểm, gồm tiếp điểm thường đóng và thường hở, cặp tiếp điểm này có một đầu chung. 3 5 4 1 2 SPDT TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 72/ 103 - Ký hiệu DPDT: Ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ DOUBLE POLE DOUBLE THROW, rơ-le mang ký hiệu này gồm có hai cặp tiếp điểm . Mỗi cặp tiếp điểm gồm tiếp điểm thường đóng và thường hở, cặp tiếp điểm này có một đầu chung. - Ký hiệu SPST: Ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ SINGLE POLE SINGLE THROW, rơ-le mang ký hiệu này gồm có một tiếp điểm thường hở. - Ký hiệu DPST: Ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ DOUBLE POLE SINGLE THROW, rơ-le mang ký hiệu này gồm có hai tiếp điểm thường hở. Ngoài ra, các rơ-le khi được lắp ghép trong tủ điều khiển thường được lắp trên các đế chân ra. Tùy theo số lượng chân ra ta có các kiểu khác nhau: đế 8 chân, đế 11 chân, đế 14 chân 4 3 1 2 SPST 4 3 1 2 DPST 6 5 3 5 1 2 DPDT 6 8 4 7 TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 73/ 103 Một số hình dạng rơ-le trung gian 2. Rơ-le thời gian: a) 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 trung gian gồm: mạch từ của nam châm điện, bộ định thời gian làm bằng linh kiện điện tử, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ ( 5A), vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp điểm. 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. b) Rơ-le thời gian ON DELAY: Ký hiệu: TR TR TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 74/ 103 - 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 : 110V, 220V - Hệ thống tiếp điểm: Tiếp điểm tác động không tính thời gian: tiếp điểm này hoạt động tương tự các tiếp điểm của rơ-le trung gian. Thường đóng: hoặc Thường hở : hoặc Tiếp điểm tác động có tính thời gian: Tiếp điểm thường mở ,đóng chậm, mở nhanh: hoặc Tiếp điểm thường đóng ,mở chậm , đóng nhanh: TR TR TR TR TR TR TR TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 75/ 103 Nguyên lý hoạt động: Khi cấp nguồn vào cuộn dây của rơ-le thời gian ON DELAY, các tiếp điểm tác động không 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. Sau đây là sơ đồ chân của rơ-le thời gian ON DELAY: Hình dạng cụ thể của rơ-le thời gian ON DELAY được phổ biến: 2 1 3 6 4 5 7 8 source TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 76/ 103 b) Rơ-le thời gian OFF DELAY: 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 : 110V, 220V - Hệ thống tiếp điểm: Tiếp điểm tác động không tính thời gian: tiếp điểm này hoạt động tương tự các tiếp điểm của rơ-le trung gian. Thường đóng: hoặc Thường hở : hoặc Tiếp điểm tác động có tính thời gian: Tiếp điểm thường mở, đóng nhanh, mở chậm: hoặc Tiếp điểm thường đóng, mở nhanh, đóng chậm: 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 không 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. Sau đây là sơ đồ chân của rơ-le thời gian OFF DELAY: TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR 2 1 3 6 4 5 7 8 source TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 77/ 103 Hình dạng cụ thể của rơ-le thời gian OFF DELAY được phổ biến: Sau đây là cataloge của Merlin về timer TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 78/ 103 3. Rơ-le nhiệt (Over Load OL): a) Khái niệm và cấu tạo: Rơ-le nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự cố quá tải. Rơ-le nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì nó có quán tính nhiệt lớn, phải có thời gian phát nóng, do đó nó làm việc có thời gian từ vài giây đến vài phút. 1 2 3 4 56 7 8 9 10 11 12 Cấu tạo rơ-le nhiệt Khi rơ-le nhiệt tác động TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 79/ 103 Phần tử phát nóng 1 được đấu nối tiếp với mạch động lực bởi vít 2 và ôm phiến lưỡng kim 3. Vít 6 trên giá nhựa cách điện 5 dùng để điều chỉnh mức độ uốn cong đầu tự do của phiến 3. Giá 5 xoay quanh trục 4, tùy theo trị số dòng điện chạy qua phần tử phát nóng mà phiến lưỡng kim cong nhiều hay ít, đẩy vào vít 6 làm xoay giá 5 để mở ngàm đòn bẩy 9. Nhờ tác dụng lò xo 8, đẩy đòn bẩy 9 xoay quanh trục 7 ngược chiều kim đồng hồ làm mở tiếp điểm động 11 khỏi tiếp điểm tĩnh 12. Nút nhấn 10 để reset rơ-le nhiệt về vị trí ban đầu sau khi phiến lưỡng kim nguội trở về vị trí ban đầu. b) Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý chung của rơ-le nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt của dòng điện làm giãn nở phiến kim loại kép. Phiến kim loại kép 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 một phiến bằng phương pháp cán nóng hoặc hàn . Khi có dòng điện quá 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 rơ-le nhiệt làm việc trở lại, phải đợi phiến kim loại nguội và kéo cần reset của rơ-le nhiệt. c) Phân loại rơ-le nhiệt: Theo kết cấu: rơ-le nhiệt chia thành hai loại: kiểu hở và kiểu kín. Theo yêu cầu sử dụng: loại một cực và hai cực. Theo phương thức đốt nóng: Phiến lưỡng kimá õá õá õ Tiếp điểm chínhá åá åá å Tiếp điểm phụ:á å ïá å ïá å ï Ký hiệú äù äù ä OL OL OL OL hoặcëëë TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 80/ 103 + Đốt nóng trực tiếp: dòng điện đi qua trực tiếp tấm kim loại kép. Loại này có cấu tạo đơn giản, nhưng khi thay đổi dòng điện định mức phải thay đổi tấm kim loại kép, loại này không tiện dụng. + Đốt nóng gián tiếp: dòng điện đi qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lượn toả ra gián tiếp làm tấm kim loại cong lên. Loại này có ưư điểm là muốn thay đổi dòng điện định mức ta chỉ cần thay đổi phần tử đốt nóng. Khuyết điểm của loại này là khi có quá tải lớn, phần tử đốt nóng có thể đạt đến nhiệt độ khá cao nhưng vì không khí truyền nhiệt kém, nên tấm kim loại chưa kịp tác động mà phần tử đốt nóng đã bị cháy đứt. + Đốt nóng hỗn hợp: loại này tương đối tốt vì vừa đốt trực tiếp vừa đốt gián tiếp. Nó có tính ổn định nhiệt tương đối cao và có thể làm việc ở bội số quá tải lớn. d) Chọn lựa rơ-le nhiệt: Đặc tính cơ bản của rơ-le nhiệt là quan hệ giữa dòng điện phụ tải chạy qua và thời gian tác động của nó (gọi là đặc tính thời gian – dòng điện, A-s). Mặt khác, để đảm bảo yêu cầu giữ được tuổi thọ lâu dài của thiết bị theo đúng số liệu kỹ thuật đã cho của nhà sản xuất, các đối tượng bảo vệ cũng cần đặc tính thời gian - dòng điện. Lựa chọn đúng rơ-le nhiệt là sao cho đường đặc tính A-s của rơ-le gần sát đường đặc tính A-s của đối tượng cần bảo vệ. Nếu chọn thấp quá sẽ không tận dụng được công suất của động cơ điện, chọn cao quá sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị cần bảo vệ. Trong thực tế, cách lực chọng phù hợp là chọn dòng điện định mức của rơ-le nhiệt bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ, rơ-le sẽ tác động ở giá trị (1,21,3)IBBđmBB. Bên cạnh, chế độ làm việc của phụ tải và nhiệt độ môi trường xung quanh phải được xem xét. dmI I t 0 1,2 2 3 4 5 6 7 1 10 100 1000 Đặc tính A-s của đối tượng cần bảoë û á ï à ûë û á ï à ûë û á ï à û vệäää Rơ-le nhiệt tác động ở giá trịä ù ä û ùä ù ä û ùä ù ä û ù (1,2 1,3)I Đặc tính A-s của rơ-le nhiệtë û äë û äë û ä TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 81/ 103 Contactor của hãng Merlin gerin NO : Normal Open, tiếp điểm phụ thường hở. NC : Normal Close, tiếp điểm phụ thường đóng. 4. Rơ-le dòng điện: - Dùng để bảo vệ quá tải và ngắn mạch. - Cuộn dây hút có ít vòng và quấn bằng dây to mắc nối tiếp với mạch điện cần bảo vệ, thiết bị thường đóng ngắt trên mạch điều khiển. - Khi dòng điện động cơ tăng lớn đến trị số tác đông của rơ-le, lực hút nam châm thắng lực cản lò xo làm mở tiếp điểm của nó, ngắt mạch điện điều khiển qua công tắc tơ K, mở các tiếp điểm của nó tách động cơ ra khỏi lưới. D M K K(Rơle dòng điện )ø äø äø ä Đc K RD1 RD2 Chỉnh dòng của Rơle nhiệtø û äø û äø û ä Chế độ Auto/ Hand (A/H)á äá äá ä TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 82/ 103 5. Relay điện áp : - Dùng để bảo vệ sụt áp mạch điện. - Cuộn dây hút quấn bằng dây nhỏ nhiều vòng mắc song song với mạch điện cần bảo vệ. Khi điện áp bình thường, rơ-le tác động sẽ làm nóng tiếp điểm của nó. Khi điện áp sụt thấp dưới mức quy định, lực lò xo thắng lực hút của nam châm và mở tiếp điểm. 6. Rơ-le vận tốc : - Làm việc theo nguyên tắc phản ứng điện từ được dùng trong các mạch thắng của động cơ - Rơ-le được mắc đồng trục với động cơ và mạch điều khiển. Khi được quay, nam châm vĩnh cửu quay theo. Từ trường của nó quét lên các thanh dẫn sẽ sinh ra suất điện động và dòng điện cảm ứng. Dòng điện này nằm trong từ trường sẽ sinh ra lực điện từ làm cho phần ứng quay, di chuyển cần tiếp điểm đến đóng tiếp điểm của nó. Khi tốc độ động cơ giảm nhỏ gần bằng không, lực điện từ yếu đi, trọng lượng cần tiếp điểm đưa nó về vị trí cũ và mở tiếp điểm của nó. - Rơ-le vận tốc thường dùng trong các mạch điều khiển hãm ngược động cơ. N S Thanh dẫnããã Phần ứngà ùà ùà ù Trục độngï äï äï ä cơ Nam châm vĩnhâââ cữũõõ Cầu tiếpà áà áà á điểmååå Tiếpááá điểmååå TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 83/ 103 C - KHỞI ĐỘNG TỪ I . KHÁI QUÁT VÀ CÔNG DỤNG: Khởi động từ là một loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng –ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải (nếu có lắp thêm rơle nhiệt) các động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc. Khởi động từ có một contactor gọi là khởi động từ đơn thường để đóng- ngắt động cơ điện. Khởi động từ có hai contactor gọi là khởi động từ kép dùng để thay đổi chiều quay của động cơ gọi là khởi động từ đảo chiều. Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắp thêm cầu chì. II . CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT Động cơ điện không đồng bộ ba pha có thể làm việc liên tục được hay không tuỳ thuộc vào mức độ tin cậy của khởi động từ. Do đó khởi động từ cần phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau: - Tiếp điểm có độ bền chịu mài mòn cao. - Khả năng đóng – cắt cao. - Thao tác đóng – cắt dứt khoát. - Tiêu thụ công suất ít nhất. - Bảo vệ động cơ không bị quá tải lâu dài ( có rơle nhiệt ). - Thỏa điều kiện khởi động ( dòng điện khởi động từ 5 đến 7 lần dòng điện định mức). III . KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 1. Khởi động từ thường được phân chia theo: - Điện áp định mức của cuộn dây hút: 36V, 127V, 220V, 380V, 500V. - Kết cấu bảo vệ chống các tác động bởi môi trường xung quanh: hở, bảo vệ, chống bụi, nước, nổ - Khả năng làm biến đổi chiều quay động cơ điện: không đảo chiều quay và đảo chiều quay. - Số lượng và loại tiếp điểm: thường hở, thường đóng. 2. Nguyên lý làm việc của khởi động từ : a) Khởi động từ đơn và hai nút nhấn: Khi cung cấp điện áp cho cuộn dây bằng nhấn nút khởi động M, cuộn dây contactor có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại; làm đóng các TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 84/ 103 tiếp điểm chính để khởi động động cơ và đóng tiếp đểm phụ thường hở để duy trì mạch điều khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động. Khi nhấn nút dừng D, khởi động từ bị ngắt điện, dưới tác dụng của lực lò xo nén làm phần lõi từ di động trở về vị trí ban đầu; các tiếp điểm trở về trạng thái thường hở. Động cơ dừng hoạt động. Khi có sự cố quá tải động cơ, rơle nhiệt sẽ thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, do đó cũng ngắt khởi động từ và dừng động cơ điện. b) Khởi động từ đảo chiều và ba nút nhấn: Khi nhấn nút nhấn MBBTBB, cuộn dây contactor T có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại; làm đóng các tiếp điểm chính T để khởi động động cơ quay theo chiều thuận và đóng tiếp đểm phụ thường hở T để duy trì mạch điều khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động MBBTBB . Để đảo chiều quay động cơ, ta nhấn nút nhấn MBBNBB, cuộn dây contactor T mất điện, cuộn dây contactor N có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại; làm đóng các tiếp điểm chính N, lúc này trên mạch động lực đảo hai dây L N K D M K F RN CB L1 L2 L3 F RN K M 3 CB TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 85/ 103 trong ba pha điện làm cho động cơ đảo chiều quay ngược lại và tiếp đểm phụ thường hở N để duy trì mạch điều khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động MBBNBB . Quá trình đảo chiều quay được lặp lại như trên. Khi nhấn nút dừng D, khởi động từ N ( hoặc T ) bị ngắt điện, động cơ dừng hoạt động. Khi có sự cố quá tải động cơ, rơle nhiệt sẽ thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, do đó cũng ngắt khởi động từ và dừng động cơ điện. Sơ đồ trên có thể thực hiện cả khóa liên động điện bằng các tiếp điểm phụ thường đóng của bản thân hai khởi động từ này. Sơ đồ trang bên IV . LỰA CHỌN VÀ LẮP ĐẶT KHỞI ĐỘNG TỪ: Hiện nay ở nước ta, động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc có công suất từ 0,6 đến 100KW được sử dụng rộng rãi. Để điều khiển vận hành chúng, ta thường dùng khởi động từ. Vì vậy để thuận lợi cho việc lựa chọn khởi động từ, nhà sản xuất thường không những chỉ cho cường độ dòng điện suất định mức mà còn cho cả công suất của động cơ điện mà khởi động từ phục vụ ứng với các điện áp khác nhau. Để khởi động từ làm việc tin cậy, khi lắp đặt cần phải bắt chặt cứng khởi động từ trên một mặt thẳng đứng ( độ nghiêng cho phép so với trục thẳng đứng 5PPoPP), không cho phép bôi mỡ vào các tiếp điểm và các bộ phận động. Sau khi lắp đặt khởi động từ và trước khi vận hành, phải kiểm tra: - Cho các bộ phận động chuyển động bằng tay không bị kẹt, vướng. - Điện áp điều khiển phải phù hợp điện áp định mức của cuộn dây. - Các tiếp điểm phải tiếp xúc đều và tốt. - Các dây đấu điện phải theo đúng sơ đồ điều khiển. - Rơle nhiệt phải đặt ở nấc dòng điện thích hợp. - Khi lắp đặt khởi động từ cần đặt kèm theo cầu chì bảo vệ. TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 86/ 103 L N T D MT F RN L1 L2 L3 T MN N N T N F RN T M 3 N TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 87/ 103 PHẦN 3 : GIỚI THIỆU ĐẶC TÍNH, KẾT CẤU KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 88/ 103 CHƯƠNG 5: KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP I . KHÁI QUÁT. Trong điều kiện vận hành, các khí cụ điện có thể làm việc ở các chế độ sau : - Chế độ làm việc lâu dài : trong chế độ này các khí cụ điện sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn đúng điện áp và dòng điện định mức. - Chế độ làm việc quá tải : trong chế độ này dòng điện qua khí cụ điện sẽ lớn hơn dòng điện định mức, chúng chỉ làm việc tin cậy khi thời gian dòng điện tăng cao chạy qua chúng không quá thời gian cho phép của từng thiết bị. - Chế độ làm việc ngắn mạch : khí cụ sẽ đảm bảo sự làm việc tin cậy nếu trong quá trình lựa chọn chú ý các điều kiện ổn định nhiệt và ổn định động. II . NHỮNG ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN. 1. Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài: a. Chọn theo điện áp định mức : Điện áp định mức của khí cụ điện được ghi trên nhãn hay lý lịch máy, phù hợp với độ cách điện của nó. Ngòai ra, khi thiết kế chế tạo các khí cụ điện đều có độ dự trữ độ bền về điện nên cho phép chúng làm việc lâu dài không hạn chế với điện áp cao hơn định mức 10 – 15% và gọi là điện áp làm việc cực đại của khí cụ điện. Do vậy khi chọn khí cụ điện phải thỏa mãn điều kiện điện áp sau: U dmKCD + rU dmKCD  U dmMang +rU Mang Với U dmKCD điện áp định mức của khí cụ điện. rU dmKCD độ tăng điện áp cho phép của khí cụ điện. U dmMang điện áp định mức của mạng điện nơi thiết bị và khí cụ điện làm việc. rU Mang độ lệch điện áp có thể của mạng, so với điện áp định mức trong điều kiện vận hành. b. Chọn theo dòng điện định mức : Dòng điện định mức của khí cụ điện I dmKCD do nhà máy chế tạo cho sẵn và chính là dòng điện đi qua khí cụ điện trong thời gian không hạn chế với nhiệt TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 89/ 103 độ môi trường xung quanh là định mức. Chọn thiết bị khí cụ điện , ta phải đảm bảo cho dòng điện định mức của nó lớn hơn hay bằng dòng điện làm việc cực đại của mạch điện I maxlv tức là: I dmKCD
I maxlv Dòng điện làm việc cực đại của mạch được tính như sau: - Lúc cắt một trong hai đường dây làm việc song song, đường dây còn lại phải gánh tòan bộ phụ tải. - Đối với mạch máy biến áp : ta tính khi máy biến áp sử dụng khả năng quá tải của nó. - Đối với đường dây cáp không có dự trữ : tính khi sử dụng khả năng quá tải của nó. - Đối với thanh góp nhà máy điện, trạm biến áp, các thanh dẫn mạch phân đọan và các mạch nối khí cụ điện: tính trong điều kiện vận hành xấu nhất. - Đối với máy phát điện: tính bằng 1.05 lần dòng điện định mức của nó; vì máy phát điện chỉ cho phép quá tải về dòng điện đến 5%. 2. Các điều kiện kiểm tra khí cụ điện a. Kiểm tra ổn định động: Đối với mạng điện có điện áp 1 –35KV điểm trung tính không nối đất, dòng điện ngắn mạch lớn nhất là dòng điện ngắn mạch ba pha. Do vậy ta lấy dòng điện đó để kiểm tra ổn định động cho các thiết bị. Đối với mạng có điện áp U
110kV, điểm trung tính trực tiếp nối đất, dòng điện ngắn mạch lớn nhất có thể là dòng điện ngắn mạch một pha hoặc ba pha. Khi kiểm tra các thiết bị của mạng này về phương diện ổn định lực điện động, ta phải chọn dòng ngắn mạch lớn nhất trong hai mạch đó. Điều kiện kiểm tra ổn định động của khí cụ điện là: i max
i xk Hay I max
I xk Với I max , i max : trị số biên độ và trị số hiệu dụng của dòng điện cực đại cho phép, đặc trưng ổn định động cao của khí cụ điện. I xk , i xk : trị số biên độ và trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch xung kích. TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 90/ 103 b. Kiểm tra ổn định nhiệt: Dây dẫn và khí cụ điện khi có dòng điện đi qua sẽ bị nung nóng lên vì có các tổn thất công suất. Các tổn thất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điện áp, tần số ŽŽŽ nhưng chủ yếu phụ thuộc vào bình phương cường độ dòng điện. Khi nhiệt độ của khí cụ điện và dây dẫn cao quá sẽ bị hư hỏng hay giảm thời gian phục vụ. Do đó cần phải qui định nhiệt độ cho phép của chúng khi làm việc bình thường cũng như khi ngắn mạch. Đối với dây dẫn, điều kiện ổn định nhiệt có thể áp dụng một trong ba phương pháp sau:  Căn cứ vào nhiệt độ cuối cùng của dây dẫn khi ngắn mạch phải nhỏ hơn hay bằng nhiệt độ đốt nóng cho phép lớn nhất của chúng khi ngắn mạch : u N2
u maxcp u N2 : nhiệt độ cuối cùng của dây dẫn khi ngắn mạch u maxcp : nhiệt độ đốt nóng cho phép lớn nhất khi ngắn mạch  Dây dẫn được ổn định nhiệt nếu tiết diện chọn S chon lớn hơn hay bằng tiết diện nhỏ nhất để ổn định nhiệt S min S chon
S min Với S min = T N C B B N = I 2,, . (t N + T a ) :xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch (A 2 .s); I ,, : giá trị hiệu dụng ban đầu của dòng điện ngắn mạch , nếu ngắn mạch xảy ra ở xa nơi đặt thiết bị thì I ,, = IBBBB(IBBBB) ; t N = t bv + t MCD : thời gian cắt ngắn mạch hay thời gian ngắn mạch (S), t bv : thời gian chỉnh của thiết bị bảo vệ chính, t MCD : thời gian cắt của máy cắt điện. C T : hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ cho phép khi ngắn mạch và vật liệu dẫn . Bảng trị số C T : TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 91/ 103 Vật liệu dây dẫn Nhiệt độ ban đầu u
u cp Nhiệt đô cuối cùng u N2 = u maxcp Hệ số C T - Thanh dẫn đồng. - Thanh dẫn nhôm. - Cáp đến 10KV, cách điện giấy, lõi nhôm. - Cáp và dây dẫn, cách điện polyvinin clorua, lõi nhôm. - Cáp và dây dẫn, cách điện polyêtylen, lõi nhôm. - Cáp 10kV, lõi đồng. 70 70 65 55 65 65 300 200 200 150 200 200 171 88 85 75 65 159  Căn cứ vào ổn định nhiệt: dòng điện ổn định nhiệt định mức I dmnh ứng với thời gian ổn định nhiệt định mức t dmnh do nhà chế tạo cho . Khí cụ điện sẽ ổn định nhiệt nếu thỏa điều kiện sau: IPP2PBPB đmnhBB . t dmnh
B N IPP2PBPBđmnhBB . t dmnh
I  2 . tBBqđBB tBBqđBB :thời gian tác động qui đối của dòng điện ngắn mạch được xác định như là tổng thời gian tác động của bảo vệ chính đặt tại chổ máy cắt điện sự cố với thời gian tác động tòan phần của máy cắt điện đó. III . MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP (1000V) 1. Máy cắt : a. Khái niệm : Máy cắt điện áp cao là thiết bị điện chuyên dùng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều ở tất cả các chế độ vận hành có thể có : đóng ngắt dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ; dòng điện không tải Máy cắt là loại thiết bị đóng TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 92/ 103 cắt làm việc tin cậy song giá thành cao nên máy cắt chỉ được dùng ở những nơi quan trọng. b. Phân lọai máy cắt: Thông thường máy cắt được phân lọai theo phương pháp dập tắt hồ quang, theo dạng cách điện của phần dẫn điện, theo kết cấu của buồng dập hồ quang. Dựa vào dạng cách điện của các phần dẫn điện, máy cắt được phân thành: - Máy cắt nhiều dầu : giữa các thành phần dẫn điện được cách điện bằng dầu máy biến áp và hồ quang sinh ra khi cắt máy cắt cũng được dập tắc bằng dầu biến áp. - Máy cắt ít dầu : giữa các thành phần dẫn điện được cách điện bằng cách điện rắn và hồ quang sinh ra khi cắt máy cắt cũng được dập tắt bằng dầu biến áp. - Máy cắt không khí. - Máy cắt điện tử. - Máy cắt chân không. c. Các thông số cơ bản của máy cắt: - Dòng điện cắt định mức : là dòng điện lớn nhất mà máy cắt có thể cắt một cách tin cậy ở điện áp phục hồi giửa hai tiếp điểm của máy cắt bằng điện áp định mức của mạch điện. - Công suất cắt định mức của máy cắt ba pha : S dm = 3 .U dm .I cdm (VA) Trong đó : U dm là điện áp định mức của hệ thống (V) I cdm là dòng điện cắt định mức (A) Khái niện công suất này là tương đối khi dòng điện qua máy cắt I cdm thì điện áp trên hai đầu của nó trên thực tế bằng điện áp hồ quang và chỉ bằng vài % so với điện áp của mạch điện . Sau khi hồ quang bị dập tắt , trên các tiếp điểm của máy cắt bắt đầu phục hồi điện áp nhưng trong thời gian này dòng điện bằng 0. TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 93/ 103 - Thời gian cắt của máy cắt : thời gian này được tính từ thời điểm đưa tín hiệu cắt máy cắt đến thời điểm hồ quang được dập tắt ở tất cả các cực. Nó bao gồm thời gian cắt riêng của máy cắt và thời gian cháy hồ quang. - Dòng điện đóng định mức : đây là giá trị xung kích lớn nhất của dòng điện ngắn mạch mà máy cắt có thể đóng một cách thành công mà tiếp điểm của nó không bị hàn dính và không bị các hư hỏng khác trong trường hợp đóng lặp lại. Dòng điện này được xác định bằng giá trị hiệu dụng của dòng điện xung kích khi xảy ra ngắn mạch. - Thời gian đóng máy cắt : là thời gian khi đưa tín hiệu đóng máy cắt cho tới khi hòan tất động tác đóng máy cắt. d. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt điện cao áp (1000V) Máy cắt điện được chọn theo địên áp định mức, lọai máy cắt, kiểm tra ổn định động, ổn định nhiệt và khả năng cắt trong tình trạng ngắn mạch. 2. Dao cách ly : a. Khái niệm Dao cách ly là một lọai khí cụ điện dùng để tạo một khỏang hở cách điện được trông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cắt điện nhằm mục đích đảm bảo an tòan, khiến cho nhân viên sửa chửa thiết bị điện an tâm khi làm việc. Dao cách ly không có bộ phận dập tắt hồ quang nên không thể cắt được dòng điện lớn b. Phân lọai: Theo yêu cầu sử dụng, dao cách ly có hai lọai TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 94/ 103 - Dao cách ly một pha. - Dao cách ly ba pha. Theo vị trí sử dụng, dao cách ly có hai lọai: - Dao cách ly đặt trong nhà. - Dao cách ly đặt ngòai trời. c. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly Dao cách ly được chọn theo điều kiện định mức, chúng được kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động và ổn định nhiệt. 3. Cầu chì cao áp: a. Khái niệm: Cầu chì là một khí cụ điện dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải hay ngắn mạch. Thời gian cắt mạch của cầu chì phụ thuộc nhiều vào vật liệu làm dây chảy. Dây chảy của cầu chì làm bằng chì, hợp kim với thiếc có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp,điện trở suất tương đối lớn.Do vậy lọai dây chảy này thường chế tạo có tiết diện lớn và thích hợp với điện áp nhỏ hơn 300V đối với điện áp cao hơn (1000 v): không thể dùng dây chảy có tiếc diện lớn được vì lúc nóng chảy, lượng kim lọai tỏa ra lớn. Khó khăn cho việc dập tắt hồ quang ; do TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 95/ 103 đó ở điện áp này thường dùng dây chảy bằng đồng, bạc, có điện trở suất bé, nhiệt độ nóng chảy cao. b. Dây chảy: Thành phần chính của cầu chì là dây chảy. Dây chảy có kích thước và vật liệu khác nhau, được xác định bằng đặc tuyến dòng điện – thời gian (TCC). Song song với dây chảy là một sợi dây căng ra để triệt tiêu sự kéo căng của dây chảy. Để tăng cường khả năng dập hồ quang sinh ra khi dây chảy bị đứt và bảo đảm an tòan cho người vận hành cũng như các thiết bị khác ở xung quanh trong cầu chì thường chèn đầy các thạch anh. Các thạch anh có tác dụng phân chia nhỏ hồ quang. Vỏ cầu chì có thể làm bằng chất xenluylô. Nhiệt độ cao của hồ quang sẽ làm cho xenluylô bốc hơi gây áp suất lớn để nhanh chóng dập tắt hồ quang. c. Phân lọai cầu chì: Tùy theo chức năng của mỗi lọai cầu chì mà ta có thể phân như sau :  Cầu chì tự rơi (fuse cut out: FCO) : họat động theo nguyên tắc "rơi" do một dây chì được nối liên kết ở hai đầu. Việc dập tắt hồ quang chỉ yếu dựa vào ống phụ bên ngòai dây chì. Ngòai nhiệm vụ bảo vệ quá tải và ngắn mạch cầu chì tự rơi còn có nhiệm vụ cách ly đường dây bị sự cố .  Cầu chì chân không: là lọai cầu chì mà dây chảy được đặt trong môi trường chân không. Cầu chì chân không có thể được lắp ở bên trên hoặc dưới dầu.  Cầu chì hạn dòng : chức năng chính là hạn chế tác động của dòng điện sự cố có thể có đối với những thiết bị được nó bảo vệ. d. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì: Cầu chì được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và dòng điện cắt định mức ( hay công suất cắt định mức). Ngòai ra, cần chú ý vị trí đặt cầu chì (trong nhà hay ngòai trời.) U dmCC
U dmMang I dmCC
I maxlv S dmcatCC
S ,, Với: U dmCC : điện áp định mức của cầu chì U dmMang : điện áp định mức của mạng điện nơi cầu chì làm việc TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 96/ 103 I dmCC : dòng điện định mức của cầu chì I maxlv : dòng điện làm việc cực đại của mạch điện cần bảo vệ S dmcatCC : công suất cắt định mức của cầu chì S ,, = 3 . U dmMang . I ,, ; I ,, : là giá trị hiệu dụng ban đầu của dòng điện ngắn mạch CÂU HỎI CHƯƠNG 5 1- Hãy nêu những điều kiện chung để lựa chọn khí cụ điện áp cao. 2- Cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn máy cắt. 3- Cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn dao cách ly. TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 97/ 103 PHẦN 4 : MỘT SỐ SƠ ĐỒ CĂN BẢN VỀ NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN, VẬN HÀNH. TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 98/ 103 CHƯƠNG 5: MỘT SỐ SƠ ĐỒ CĂN BẢN VỀ NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN, VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ. I. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG – DỪNG MỘT ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA. a. Nguyên lý: Dùng mạch để khởi động một động cơ KĐB 3 pha, có tiếp điểm duy trì để động cơ làm việc, sau đó dừng động cơ. b. Sơ đồ mạch: ( hình 1) c. Thứ tự thực hiện: - Nhấn nút nhấn SBB2BB, contactor KBB1BB có điện, các tiếp điểm chính đóng lại, động cơ hoạt động; các tiếp điểm phụ thay đổi trạng thái, tiếp điểm phụ thường đóng hở ra làm cho đèn HBB1BB tắt, tiếp điểm phụ thường hở đóng lại duy trì nguồn cho contactor KBB1BB và đèn HBB2BB. - Nhấn SBB1BB để dừng động cơ. II. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG THỨ TỰ HAI ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA. a. Nguyên lý: Dùng mạch để khởi động thứ tự hai động cơ KĐB 3 pha. Động cơ 1 (điều khiền bởi contactor KBB1BB) chạy trước, sau đó động cơ 2(điều khiền bởi contactor KBB2BB) chạy theo. Nếu có sự tác động nhầm lẫn, mạch điện không hoạt động. Cuối cùng dừng cả hai động cơ. b. Sơ đồ mạch: ( hình 2) c. Thứ tự thực hiện: - Nhấn SBB3BB, động cơ MBB1BB họat động, đèn HBB1BB sáng. - Nhấn SBB4BB, động cơ MBB2BB họat động, đèn HBB2BB sáng. - Nhấn SBB2BB để dừng động cơ MBB2BB , đèn HBB2BB tắt. - Nhấn SBB1BB để dừng động cơ MBB1BB, dừng toàn bộ mạch điều khiển, đèn HBB1BB tắt. TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 99/ 103 L1 L2 L3 F RN K1 M 3 L N K1 S1 S2 K1 K1 H2 K1 H1 F RN Hình 1:Sơ đồ mạch điện khởi động – dừng một động cơ KĐB 3 pha CB CB 3 TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 100/ 103 Hình 2: Sơ đồ mạch khởi động thứ tự hai động cơ KĐB ba pha L N K1 S1 S3 F RN RN S4 K2 K1 S2 K2 K1 L1 L2 L3 F RN K1 M1 3 M2 3 RN K2 H1 H2 TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 101/ 103 III. MẠCH ĐIỆN ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ KĐB BA PHA. a. Nguyên lý: Đảo chiều quay động cơ KĐB ba pha bằng cách đảo hai trong ba dây nguồn trước khi đưa nguồn vào động cơ. Mạch điện này dùng điều khiển động cơ KĐB ba pha làm việc hai chiều quay, sau đó dừng động cơ. b. Sơ đồ mạch: ( hình 3) c. Thứ tự thực hiện: - Nhấn SBB2BB, động cơ họat động theo chiều thuận, đèn HBB1BB sáng. - Nhấn SBB3BB, động cơ họat động theo chiều nghịch, đèn HBB1BB tắt, đèn HBB2BB sáng. - Nhấn SBB1BB để dừng toàn bộ mạch điều khiển, động cơ ngừng hoạt động. TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 102/ 103 Hình 3: Sơ đồ mạch đảo chiều động cơ KĐB ba pha L N KT S1 S2 F RN L1 L2 L3 KT S3 KN KN KT KN F RN KT M1 3 KN H1 H2 TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä Trang 103/ 103 IV. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG MỘT ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA – TỰ ĐỘNG DỪNG. a. Nguyên lý: Dùng mạch để khởi động một động cơ KĐB 3 pha, có tiếp điểm duy trì để động cơ làm việc, sau thời gian làm việc đã định trên timer, tiếp điểm thường đóng mở chậm của timer hở ra, động cơ dừng. b. Sơ đồ mạch: ( hình 3) c. Thứ tự thực hiện: - Nhấn SBB2BB, động cơ hoạt động, đèn HBB1BB tắt, đèn HBB2BB sáng. - Rơle thời gian KBBTONBB có điện và bắt đầu tính thời gian động cơ làm việc. Khi hết khoảng thời gian đã định, tiếp điểm thường đóng KBBTONBB hở ra làm ngưng cấp điện cho contactor KBB1BB, động cơ ngưng hoạt hoạt động. HBB1BB sáng, đèn HBB2BB tắt. - Nhấn SBB1BB để dừng động cơ khẩn cấp. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP IVØ Ú Â ÄØ Ú Â ÄØ Ú Â Ä KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụù á ïù á ïù á ï Điệnäää Trang 1/ 103 L1 L2 L3 F RN K1 M 3 L N K1 S1 S2 K1 K1 H2 K1 H1 F RN KT KTON 10s Sơ đồ mạch điện khởi động – dừng một động cơ KĐB 3 pha TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP IVØ Ú Â ÄØ Ú Â ÄØ Ú Â Ä KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụù á ïù á ïù á ï Điệnäää Trang 1/ 103 V. MẠCH ĐIỆN TỰ ĐỘNG KHỞI ĐỘNG THEO THỨ TỰ CỦA HAI ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA a. Nguyên lý: Mạch điện sử dụng TON. Dùng mạch để khởi động thứ tự hai động cơ KĐB 3 pha. Động cơ 1 (điều khiền bởi contactor KBB1BB) khởi động trước, sau thời gian khởi động của động cợ 1 thì tiếp điểm thường hở đóng chậm của rơle thời gian TON đóng lại động cơ 2 (điều khiền bởi contactor KBB2BB) khởi động. Cuối cùng dừng cả hai động cơ, ta nhấn SBB1BB. b. Sơ đồ mạch: ( hình 3) c. Thứ tự thực hiện: - Nhấn SBB1BB, động cơ MBB1BB họat động, đèn HBB1BB sáng. - Rơle thời gian KBBTONBB có điện và bắt đầu tính thời gian. Sau khoảng thời gian đã chỉnh trên KBBTONBB, tiếp điểm thường hở đóng chậm KBBTONBB chuyển trạng thái, động cơ MBB2BB họat động, đèn HBB2BB sáng. - Nhấn SBB1BB để dừng cả hai động cơ. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP IVØ Ú Â ÄØ Ú Â ÄØ Ú Â Ä KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụù á ïù á ïù á ï Điệnäää Trang 2/ 103 Sơ đồ mạch khởi động thứ tự hai động cơ KĐB ba pha L N K1 S1 S2 F RN RN K2 K1 L1 L2 L3 F RN K1 M1 3 M2 3 RN K2 H1 H2 KT KT 5s TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP IVØ Ú Â ÄØ Ú Â ÄØ Ú Â Ä KHOA ĐIỆNÄÄÄ Lý Thuyết Khí Cụù á ïù á ïù á ï Điệnäää Trang 3/ 103 CÂU HỎI CHƯƠNG 6 1- Vẽ mạch luân phiên hai động cơ ( chỉ có một trong hai động cơ làm việc). 2- Vẽ mạch luân phiên ba động cơ ( chỉ có một trong ba động cơ làm việc). 3- Vẽ mạch khởi động động cơ không đồng bộ ba pha bằng phương pháp đổi nối sao –tam giác ( động cơ mở máy ở chế độ sao, làm việc ở chế độ tam giác). 4- Vẽ mạch điều khiển tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi số đôi cực từ. 5- Vẽ mạch điều khiển đảo chiều động cơ không đồng bộ ba pha kết hợp đổi nối sao –tam giác. 6- Vẽ mạch điều khiển đảo chiều động cơ không đồng bộ ba pha, mỗi chiều quay làm việc ở hai cấp tốc độ.