Giáo trình Trang bị điện (Hệ cao đẳng nghề) (Phần 1)

Uû ban nh©n d©n tØnh Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh --------------- o0o --------------- Gi¸o tr×nh TRANG BỊ ĐIỆN HÖ cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 2013 UBND TỈNH NAM ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NAM ĐỊNH Chủ biên: Hiệu chỉnh: Giảng viên Trần Đức Nghị Giảng viên Trịnh Văn Tuấn GIÁO TRÌNH TRANG BỊ ĐIỆN I (Dùng cho hệ Cao đẳng nghề) NĂM 2011-2012 Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 1 CHƯƠNG 1: CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ  § 1-1 CÇu dao 1- Kh¸i qu¸t vµ c«ng dông CÇu dao lµ mét khÝ cô ®iÖn h¹ ¸p thao t¸c b»ng tay ®Ó ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn ®iÖn ¸p ®Õn 500V vµ dßng ®iÖn ®Õn 1000A. Th«ng th­êng cÇu dao ®­îc bè trÝ ®i cïng víi cÇu ch× ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch. CÇu dao th­êng ®­îc dïng ®Ó ®ãng ng¾t m¹ch ®iÖn cã c«ng suÊt nhá vµ khi lµm viÖc kh«ng cÇn thao t¸c ®ãng ng¾t nhiÒu lÇn. NÕu ®iÖn ¸p cao h¬n hoÆc m¹ch ®iÖn cã c«ng suÊt trung b×nh vµ lín th× cÇu dao th­êng chØ lµm nhiÖm vô ®ãng ng¾t kh«ng t¶i 2- CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng a- CÊu t¹o: PhÇn chÝnh cña cÇu dao lµ l­ìi dao vµ phÇn kÑp l­ìi ®­îc lµm b»ng hîp kim cña ®ång. Bé phËn nèi d©y còng ®­îc lµm b»ng hîp kim cña ®ång. §Õ cña cÇu dao th­êng ®­îc lµm b»ng sø. b- Nguyªn lý lµm viÖc Khi thao t¸c trªn cÇu dao nhê vµo l­ìi dao vµ hÖ thèng kÑp l­ìi, m¹ch ®iÖn ®­îc ®ãng hoÆc ng¾t. Trong qu¸ tr×nh ng¾t m¹ch th­êng x¶y ra hå quang ®iÖn t¹i ®iÓm tiÕp xóc gi÷a l­ìi dao vµ hÖ thèng kÑp l­ìi. Khi thao t¸c ph¶i kÐo l­ìi dao thËt nhanh ®Ó dËp t¾t hå quang. Do tèc ®é kÐo b»ng tay kh«ng thÓ nhanh ®­îc nªn ng­êi ta chÕ t¹o lo¹i cÇu dao cã l­ìi dao phô ( h×nh 1- 1 ). Lóc dÉn ®iÖn l­ìi dao phô cïng víi l­ìi dao chÝnh ®­îc kÑp chÆt trong ngµm tÜnh. Khi ng¾t ®iÖn l­ìi dao chÝnh ng¾t ra tr­íc, khi lùc lß xo ®ñ lín nã sÏ kÐo l­ìi dao phô bËt ra rÊt nhanh khái ngµm tÜnh lµm ng¾t m¹ch ®iÖn. Do ®ã hå quang ®­îc kÐo dµi nhanh vµ bÞ dËp t¾t trong mét thêi gian ng¾n. 3- Ph©n lo¹i vµ c¸ch lùa chän a- Ph©n lo¹i: Theo kÕt cÊu ng­êi ta chia cÇu dao lµm lo¹i 1 cùc, 2 cùc, 3 cùc hoÆc 4 cùc. Ng­êi ta còng chia cÇu dao ra lo¹i cã tay n¾m ë gi÷a hay tay n¾m ë bªn. Ngoµi ra cßn cã cÇu dao mét ng¶ vµ cÇu dao hai ng¶. H×nh 1- 1 CÇu dao cã l­ìi dao phô 1- l­ìi dao chÝnh; 2- tiÕp xóc tÜnh ( ngµm ); 3- l­ìi dao phô; 4- lß xo bËt nhanh ; Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 2 Theo ®iÖn ¸p ®Þnh møc : 250V vµ 500V Theo dßng ®iÖn ®Þnh møc : 5,25,30,60,75,100,150,200,300,400,600,1000A Theo vËt liÖu c¸ch ®iÖn, cã c¸c lo¹i ®Õ sø, ®Õ nhùa bakªlit, ®Õ ®¸. Theo ®iÒu kiÖn b¶o vÖ, cã lo¹i kh«ng cã hép vµ lo¹i cã hép che ch¾n ( n¾p nhùa, n¾p gang, n¾p s¾t ). Theo yªu cÇu sö dông, ng­êi ta chÕ t¹o cÇu dao cã cÇu ch× b¶o vÖ vµ lo¹i kh«ng cã cÇu ch× b¶o vÖ. b- C¸ch lùa chän CÇu dao ®­îc lùa chän theo ®iÒu kiÖn ®iÖn ¸p ®Þnh møc, dßng ®iÖn ®Þnh møc, kiÓu, lo¹i. C«ng thøc lùa chän : U®m cd  U®m m¹ng I ®m cd  I tt Trong ®ã: U®m cd - §iÖn ¸p ®Þnh møc cña cÇu dao U®m m¹ng- §iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¹ng ®iÖn I®m cd - Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña cÇu dao I tt - Dßng ®iÖn tÝnh to¸n cña m¹ng ®iÖn § 1-2 c¸c lo¹i c«ng t¾c vµ nót ®iÒu khiÓn I- C«ng t¾c 1- Kh¸i qu¸t vµ c«ng dông C«ng t¾c lµ mét lo¹i khÝ cô ®ãng ng¾t dßng ®iÖn b»ng tay kiÓu hép, dïng ®Ó ®ãng ng¾t m¹ch ®iÖn cã c«ng suÊt bÐ, cã ®iÖn ¸p mét chiÒu ®Õn 440V, vµ ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®Õn 500V. C«ng t¾c hép th­êng ®­îc dïng lµm cÇu dao tæng cho c¸c m¸y c«ng cô, dïng ®ãng më trùc tiÕp cho c¸c ®éng c¬ ®iÖn cã c«ng suÊt bÐ hoÆc dïng ®Ó ®æi nèi, khèng chÕ trong c¸c m¹ch ®iÖn tù ®éng. Cã khi dïng ®Ó thay ®æi chiÒu quay ®éng c¬ ®iÖn, hoÆc ®æi c¸ch ®Êu cuËn d©y stato ®éng c¬ tõ h×nh sao sang h×nh tam gi¸c. C«ng t¾c hép lµm viÖc ch¾c ch¾n h¬n cÇu dao, dËp t¾t hå quang nhanh h¬n v× thao t¸c nhanh vµ døt kho¸t h¬n cÇu dao. Ký hiÖu trªn s¬ ®å ®iÖn cña mét vµi lo¹i c«ng t¾c ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 1- 2. H×nh 1- 2 : a- C«ng t¾c hµnh tr×nh b- C«ng t¾c ba pha c- C«ng t¾c ba pha hai ng¶ a. b. c Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 3 2- Ph©n lo¹i vµ cÊu t¹o Theo h×nh d¹ng bªn ngoµi ng­êi ta chia ra : - Lo¹i hë - Lo¹i b¶o vÖ - Lo¹i kÝn Theo c«ng dông ng­êi ta chia ra : - C«ng t¾c ®ãng ng¾t trùc tiÕp - C«ng t¾c chuyÓn m¹ch ( hay c«ng t¾c v¹n n¨ng ) C«ng t¾c v¹n n¨ng dïng ®Ó ®ãng ng¾t, chuyÓn ®æi m¹ch ®iÖn c¸c cuén d©y hót cña c«ng t¾c t¬, khëi ®éng tõ,... chuyÓn ®æi c¸c m¹ch ®iÖn ë c¸c dông cô ®o l­êng.... Nã th­êng ®­îc dïng trªn c¸c m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn cã ®iÖn ¸p ®Õn 440V mét chiÒu vµ ®Õn 500V xoay chiÒu, 50 Hz. - C«ng t¾c hµnh tr×nh C«ng t¾c hµnh tr×nh dïng ®Ó ®ãng, ng¾t ë m¹ch ®iÒu khiÓn trong truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng ho¸, tuú thuéc c÷ g¹t ë c¸c c¬ cÊu chuyÓn ®éng c¬ khÝ nh»m tù ®éng ®iÒu khiÓn hµnh tr×nh lµm viÖc hay tù ®éng ng¾t ®iÖn ë cuèi hµnh tr×nh ®Ó ®¶m b¶o an toµn. II- Nót Ên 1- Kh¸i qu¸t vµ c«ng dông Nót Ên cßn gäi lµ nót ®iÒu khiÓn, lµ mét lo¹i khÝ cô ®iÖn dïng ®Ó ®ãng ng¾t tõ xa c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tõ kh¸c nhau, c¸c dông cô b¸o hiÖu, vµ còng ®Ó chuyÓn ®æi c¸c m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn, tÝn hiÖu, liªn ®éng, b¶o vÖ... ë m¹ch ®iÖn mét chiÒu ®iÖn ¸p ®Õn 440 V vµ m¹ch ®iÖn xoay chiÒu ®iÖn ¸p ®Õn 500 V, tÇn sè 50 Hz. Nót Ên ®­îc dïng th«ng dông ®Ó khëi ®éng, dõng vµ ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ ®iÖn b»ng c¸ch ®ãng vµ ng¾t c¸c m¹ch cuén d©y hót cña c¸c c«ng t¾c t¬, khëi ®éng tõ m¾c ë m¹ch ®éng lùc cña ®éng c¬. Nót Ên th­êng ®­îc ®Æt trªn b¶ng ®iÒu khiÓn, ë tñ ®iÖn, trªn hép nót Ên. Nót Ên th­êng ®­îc nghiªn cøu chÕ t¹o ®Ó lµm viÖc trong m«i tr­êng kh«ng Èm ­ít, kh«ng cã h¬i ho¸ chÊt vµ bôi bÈn. Nót Ên cã thÓ bÒn tíi 1.000.000 lÇn ®ãng kh«ng t¶i vµ 200.000 lÇn ®ãng ng¾t cã t¶i. Khi Ên nót, ®ßn g¸nh tiÕp ®iÓm ®éng b¾t ®Çu më m¹ch ®iÖn nµy vµ sau ®ã ®ãng m¹ch ®iÖn kia. 2- Ph©n lo¹i vµ cÊu t¹o Theo h×nh d¹ng bªn ngoµi, ng­êi ta chia nót Ên ra lµm bèn lo¹i : - Lo¹i hë - Lo¹i b¶o vÖ - Lo¹i b¶o vÖ chèng n­íc vµ chèng bôi. - Lo¹i b¶o vÖ chèng næ. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 4 Theo yªu cÇu ®iÒu khiÓn, ng­êi ta chia nót Ên ra lo¹i 1 nót, 2 nót vµ 3 nót. Theo kÕt cÊu bªn trong, nót Ên cã lo¹i cã ®Ìn b¸o vµ lo¹i kh«ng cã ®Ìn b¸o. III- TÝnh chän c«ng t¾c vµ nót Ên. C«ng t¾c vµ nót Ên th­êng ®­îc lùa chän theo ®iÒu kiÖn ®iÖn ¸p ®Þnh møc, dßng ®iÖn ®Þnh møc vµ kiÓu lo¹i. §iÒu kiÖn lùa chän lµ : U®m tb  U®m m¹ng I ®m tb  I tt Trong ®ã: U®m tb - §iÖn ¸p ®Þnh møc cña c«ng t¾c hoÆc nót Ên U®m m¹ng- §iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¹ng ®iÖn I®m tb – Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña c«ng t¾c hoÆc nót Ên I tt – Dßng ®iÖn tÝnh to¸n cña m¹ng ®iÖn § 1-3 ¸pt«m¸t 1- Kh¸i niÖm ¸pt«m¸t lµ khÝ cô ®ãng c¾t chÝnh trong m¹ng ®iÖn h¹ ¸p, võa lµm nhiÖm vô thao t¸c (®ãng vµ c¾t), võa lµm nhiÖm vô b¶o vÖ (qu¸ t¶i, ng¾n m¹ch, ®iÖn ¸p thÊp...). 2- CÊu t¹o H×nh d¸ng vµ cÊu t¹o cña mét ¸pt«m¸t ba pha th«ng th­êng nh­ h×nh 1-3 Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 5 H×nh 1-3 a- TiÕp ®iÓm : TiÕp ®iÓm cña ¸pt«m¸t th­êng ®­îc chÕ t¹o cã hai cÊp ( chÝnh vµ hå quang ), hoÆc ba cÊp ( chÝnh, phô, hå quang ). Khi ®ãng m¹ch, tiÕp ®iÓm hå quang ®ãng tr­íc, tiÕp theo lµ tiÕp ®iÓm phô, sau cïng lµ tiÕp ®iÓm chÝnh. Khi c¾t m¹ch th× ng­îc l¹i, tiÕp ®iÓm chÝnh më tr­íc, sau ®Õn tiÕp ®iÓm phô, cuèi cïng lµ tiÕp ®iÓm hå quang. Nh­ vËy hå quang chØ ch¸y trªn tiÕp ®iÓm hå quang, do ®ã b¶o vÖ ®­îc tiÕp ®iÓm chÝnh ®Ó dÉn ®iÖn. Dïng thªm tiÕp ®iÓm phô ®Ó tr¸nh hå quang ch¸y lan vµo lµm h­ h¹i tiÕp ®iÓm chÝnh. H×nh 1-4 TiÕp ®iÓm cña ¸pt«m¸t th­êng lµm b»ng hîp kim gèm chÞu ®­îc hå quang nh­ Ag- Wo; Cu- Wo; Ni..... H×nh 1- 4 tr×nh bµy hÖ thèng tiÕp ®iÓm trong mét kiÓu ¸pt«m¸t : 2,3 lµ c¸c tiÕp ®iÓm chÝnh; 4 lµ c¸c tiÕp ®iÓm phô; 5 lµ c¸c tiÕp ®iÓm hå quang. b- Hép dËp hå quang §Ó ¸p t« m¸t dËp ®­îc hå quang trong tÊt c¶ chÕ ®é lµm viÖc cña l­íi ®iÖn, ng­êi ta th­êng dïng hai kiÓu thiÕt bÞ dËp hå quang lµ : KiÓu nöa kÝn vµ kiÓu hë. KiÓu nöa kÝn ®­îc ®Æt trong vá kÝn cña ¸pt«m¸t vµ cã lç tho¸t khÝ. KiÓu nµy cã dßng ®iÖn giíi h¹n c¾t kh«ng qu¸ 50 KA. KiÓu hë ®­îc dïng khi giíi h¹n dßng ®iÖn c¾t lín h¬n 50 KA hoÆc ®iÖn ¸p lín h¬n 1000V ( cao ¸p ) Trong buång dËp hå quang th«ng dông, ng­êi ta dïng nh÷ng tÊm thÐp xÕp thµnh l­íi ng¨n, ®Ó ph©n chia hå quang thµnh nhiÒu ®o¹n ng¾n thuËn lîi cho viÖc dËp t¾t hå quang. H×nh d¹ng vµ kÕt cÊu hép dËp hå quang ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 2- 12, 6 lµ hép dËp hå quang. Cïng mét thiÕt bÞ dËp hå quang, khi lµm viÖc ë m¹ch ®iÖn xoay chiÒu ®iÖn ¸p ®Õn 500 V, cã thÓ dËp t¾t ®­îc hå quang cña dßng ®iÖn ®Õn 40 KA; nh­ng khi Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 6 lµm viÖc ë m¹ch ®iÖn mét chiÒu ®iÖn ¸p ®Õn 440 V, chØ cã thÓ c¾t ®ù¬c dßng ®iÖn ®Õn 20 KA. c- C¬ cÊu truyÒn ®éng c¾t ¸pt«m¸t TruyÒn ®éng c¾t ¸pt«m¸t th­êng cã hai c¸ch : b»ng tay vµ b»ng c¬ ®iÖn (®iÖn tõ, ®éng c¬ ®iÖn). §iÒu khiÓn b»ng tay ®­îc thùc hiÖn víi c¸c ¸pt«m¸t cã dßng ®iÖn ®Þnh møc kh«ng lín h¬n 600 A. §iÒu khiÓn b»ng ®iÖn tõ (nam ch©m ®iÖn) ®­îc øng dông ë c¸c ¸pt«m¸t cã dßng ®iÖn lín h¬n (®Õn 1000 A). §Ó t¨ng lùc ®iÒu khiÓn b»ng tay ng­êi ta cßn dïng mét tay dµi phô theo nguyªn lý ®ßn bÈy. Ngoµi ra cßn cã c¸ch ®iÒu khiÓn b»ng ®éng c¬ ®iÖn hoÆc khÝ nÐn. H×nh 1-5 tr×nh bµy c¬ cÊu ®iÒu khiÓn c¸c ¸pt«m¸t b»ng nam ch©m ®iÖn cã nh¶ khíp tù do. H×nh 1- 5 Khi ®ãng b×nh th­êng (kh«ng cã sù cè ), c¸c tay ®ßn 2 vµ 3 ®­îc nèi cøng v× t©m xoay 0 n»m thÊp d­íi ®­êng nèi hai ®iÓm 01 vµ 02. Gi¸ ®ì 5 lµm cho hai ®ßn nµy kh«ng tù gËp l¹i ®­îc. Ta nãi ®iÓm 0 ë vÞ trÝ chÕt. Khi cã sù cè, phÇn øng 6 cña nam ch©m ®iÖn 7 bÞ hót ®Ëp vµo hÖ thèng tay ®ßn 2,3 lµm cho ®iÓm 0 tho¸t khái vÞ trÝ chÕt. ®iÓm 0 sÏ cao h¬n ®­êng nèi 0102. Lóc nµy tay ®ßn 2,3 kh«ng ®­îc nèi cøng n÷a. C¸c tiÕp ®iÓm sÏ nhanh chãng më ra d­íi t¸c dông cña lß xo kÐo tiÕp ®iÓm. Muèn ®ãng l¹i ¸pt«m¸t, ta ph¶i kÐo tay cÇm 4 xuèng phÝa d­íi nh­ h×nh 2- 13,c, sau ®ã míi ®ãng vµo ®­îc. d- Mãc b¶o vÖ ¸pt«m¸t tù ®éng c¾t nhê c¸c phÇn tö b¶o vÖ – gäi lµ mãc b¶o vÖ. Nã sÏ t¸c ®éng c¾t ¸pt«m¸t khi cã sù cè qu¸ dßng ®iÖn (qu¸ t¶i hay ng¾n m¹ch) hoÆc sôt ¸p. - Mãc b¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn (cßn gäi lµ b¶o vÖ dßng ®iÖn cùc ®¹i ) ®Ó b¶o vÖ m¹ch ®iÖn khái bÞ qu¸ t¶i vµ ng¾n m¹ch. Ng­êi ta th­êng dïng hÖ thèng ®iÖn tõ hoÆc r¬ le nhiÖt lµm mãc b¶o vÖ ®Æt bªn trong ¸pt«m¸t + Mãc kiÓu ®iÖn tõ cã cuén d©y m¾c nèi tiÕp víi m¹ch ®iÖn cÇn b¶o vÖ. Cuén d©y nµy cã Ýt vßng d©y vµ cã tiÕt diÖn lín ®Ó chÞu ®­îc dßng ®iÖn phô t¶i. Khi dßng ®iÖn v­ît qu¸ trÞ sè cho phÐp th× phÇn øng bÞ hót lµm nh¶ chèt g©y c¾t ¸pt«m¸t. + Mãc kiÓu r¬ le nhiÖt cã cÊu t¹o t­¬ng tù nh­ r¬ le nhiÖt. Nã cã phÇn tö ®èt nãng ®Êu nèi tiÕp víi m¹ch ®iÖn chÝnh. Khi cã qu¸ t¶i x¶y ra,thanh kim lo¹i kÐp bÞ ®èt nãng sÏ bÞ cong ®i lµm nh¶ chèt h·m, g©y c¾t ¸pt«m¸t. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 7 Th­êng ng­êi ta dïng c¶ mãc ®iÖn tõ vµ mãc kiÓu r¬ le nhiÖt l¾p trong ¸pt«m¸t. - Mãc b¶o vÖ sôt ¸p (cßn gäi lµ b¶o vÖ ®iÖn ¸p thÊp) còng th­êng dïng kiÓu ®iÖn tõ. Cuén d©y ®iÖn ¸p thÊp ®­îc m¾c song song víi m¹ch ®iÖn chÝnh. Cuén d©y nµy cã tiÕt diÖn d©y nhá vµ sè vßng nhiÒu ®Ó chÞu ®­îc ®iÖn ¸p nguån. 3- Nguyªn lý ho¹t ®éng a- ¸pt«m¸t b¶o vÖ dßng ®iÖn cùc ®¹i H×nh 1- 6: S¬ ®å nguyªn lý ¸pt«m¸t dßng ®iÖn cùc ®¹i 1,6- lß xo; 4- phÇn øng; 2,3- mãc; 5- nam ch©m ®iÖn; ë tr¹ng th¸i lµm viÖc b×nh th­êng sau khi ®ãng ¸pt«m¸t, ¸pt«m¸t ®­îc gi÷ ë tr¹ng ë tr¹ng th¸i ®ãng tiÕp ®iÓm nhê mãc 2 ¨n khíp víi mãc 3. Dßng ®iÖn ch¹y vµo cuén d©y cña nam ch©m ®iÖn 5 cã trÞ sè nhá nªn lùc ®iÖn tõ kh«ng th¾ng næi søc c¶n lß xo 6,do ®ã nam ch©m ®iÖn kh«ng ®ñ søc hót phÇn øng 4 vµ ¸pt«m¸t vÉn ®ãng. Khi cã ng¾n m¹ch x¶y ra trong m¹ch ®iÖn, dßng ®iÖn ch¹y qua nam ch©m ®iÖn cã trÞ sè lín sÏ sinh ra lùc hót ®iÖn tõ. Lùc ®iÖn tõ nµy lín h¬n lùc c¶n cña lß xo 6, do ®ã nam ch©m ®iÖn 5 sÏ hót phµn øng 4 lµm nh¶ mãc 3. Mãc 2 ®­îc th¶ tù do, lß xo 1 sÏ kÐo tiÕp ®iÓm cña ¸pt«m¸t bËt ra, lo¹i sù cè ra khái l­íi ®iÖn. b- ¸pt«m¸t b¶o vÖ ®iÖn ¸p thÊp ( kÐm ¸p ) H×nh 1- 7: S¬ ®å nguyªn lý ¸pt«m¸t b¶o vÖ ®iÖn ¸p thÊp 6 3 2 4 5 Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 8 1,6- lß xo; 4- phÇn øng; 2,3- mãc; 5- nam ch©m ®iÖn; ë tr¹ng th¸i lµm viÖc b×nh th­êng sau khi ®ãng ¸pt«m¸t, ¸pt«m¸t ®­îc gi÷ ë tr¹ng th¸i ®ãng tiÕp ®iÓm nhê mãc 2 ¨n khíp víi mãc 3. Khi ®iÖn ¸p nguån cã gi¸ trÞ ®Þnh møc, nam ch©m ®iÖn 5 sÏ hót phÇn øng 4 gi÷ chÆt mãc h·m 2,3. M¹ch ®iÖn lµm viÖc b×nh th­êng. Khi ®iÖn ¸p nguån gi¶m thÊp qu¸ trÞ sè chØnh ®Þnh, nam ch©m ®iÖn kh«ng ®ñ søc gi÷ phÇn øng ë vÞ trÝ hót. D­íi søc c¨ng cña lß xo 6 sÏ kÐo mãc 3 bËt khái mãc 2. Mãc 2 ®­îc tù do, d­íi søc c¨ng cña lß xo 1 hÖ thèng tiÕp ®iÓm cña ¸pt«m¸t ®­îc më ra lµm ng¾t m¹ch ®iÖn. 4-Ph©n lo¹i vµ c¸ch lùa chän a- ph©n lo¹i - Theo kÕt cÊu, ng­êi ta chia ¸pt«m¸t ra ba lo¹i : mét cùc, hai cùc, ba cùc, vµ bèn cùc. - Theo thêi gian thao t¸c, ng­êi ta chia ¸pt«m¸t ra lo¹i t¸c ®éng kh«ng tøc thêi vµ lo¹i t¸c ®éng tøc thêi ( nhanh ). - Theo c«ng dông cña b¶o vÖ, ng­êi ta chia ¸pt«m¸t ra c¸c lo¹i ¸pt«m¸t cùc ®¹i theo dßng ®iÖn, ¸pt«m¸t cùc tiÓu theo ®iÖn ¸p, ¸pt«m¸t b¶o vÖ dßng ®iÖn rß (¸pt«m¸t chèng giËt ).. b- C¸ch lùa chän ¸pt«m¸t ®­îc lùa chän theo ®iÒu kiÖn ®iÖn ¸p ®Þnh møc, dßng ®iÖn ®Þnh møc, kiÓu lo¹i. §iÒu kiÖn lùa chän c¬ b¶n lµ : U®m ATM  U®m m¹ng I ®m ATM  I tt Trong ®ã: U®m ATM - §iÖn ¸p ®Þnh møc cña ¸pt«m¸t ®­îc ghi trong lý lÞch m¸y hoÆc trªn nh·n m¸y U®m m¹ng - §iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¹ng ®iÖn n¬i ¸pt«m¸t ®­îc l¾p ®Æt I®m ATM - Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ¸pt«m¸t ®­îc ghi trong lý lÞch m¸y hoÆc trªn nh·n m¸y I tt = Dßng ®iÖn tÝnh to¸n cña phô t¶i. 5- C¸c h­ háng th«ng th­êng vµ ph­¬ng ph¸p söa ch÷a ¸p t«m¸t C¸c ¸pt«m¸t th­êng h­ háng ë hÖ thèng tiÕp ®iÓm bÞ ch¸y rç, háng lß xo vµ c¸c chi tiÕt c¬ khÝ, háng cuËn d©y. §Ó söa ch÷a c¸c tiÕp ®iÓm ta tiÕn hµnh lau, ®¸nh s¹ch bÒ mÆt tiÕp xóc hoÆc tÈy nhÑ c¸c vÕt ch¸y rç. NÕu tiÕp ®iÓm bÞ háng nÆng ph¶i thay thÕ míi. KÝch th­íc cña tiÕp ®iÓm míi thay thÕ ph¶i gièng nh­ tiÕp ®iÓm cò. NÕu lß xo cña bé phËn c¬ khÝ bÞ háng ph¶i thay thÕ míi hoÆc c¨ng l¹i lß xo. C¸c chi tiÕt dËp ®Þnh h×nh bÞ háng ph¶i thay thÕ míi. Cuén d©y b¶o vÖ bÞ háng ph¶i quÊn l¹i cuËn d©y kh¸c. §­êng kÝnh d©y cu©n, sè vßng vµ kÝch th­íc cuËn d©y míi cÇn Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 9 ®¶m b¸o ®óng nh­ cuËn d©y cò thay thÕ. C¸c èc vÝt b¾t ®Çu d©y ph¶i chÆt, nÕu chên hoÆc mÊt long ®en th× ph¶i thay thÕ ngay. § 1-4 Nam ch©m ®iÖn 1- CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc Nam ch©m ®iÖn lµ mét bé phËn rÊt quan träng cña khÝ cô ®iÖn, ®­îc dïng ®Ó biÕn ®æi ®iÖn n¨ng ra c¬ n¨ng trong khÝ cô ®iÖn. C¬ cÊu ®iÖn tõ gåm hai bé phËn chÝnh : - CuËn d©y ( phÇn ®iÖn ) - M¹ch tõ ( phÇn tõ ) Trong thùc tÕ th­êng gÆp hai lo¹i sau : - Lo¹i cã n¾p chuyÓn ®éng : gåm cã cuËn d©y, lâi s¾t tõ vµ n¾p H×nh 1- 8 : Nam ch©m ®iÖn h×nh ch÷ U, n¾p hót th¼ng. Khi cã dßng ®iÖnch¹y trong cuËn d©y sÏ sinh lùc hót ®iÖn tõ vµ hót n¾p vÒ phÝa lâi. Khi c¾t dßng ®iÖn trong cuËn d©y th× lùc hót ®iÖn tõ còng kh«ng cßn n÷a, n¾p bÞ nh¶ ra. - Lo¹i kh«ng cã n¾p : Lo¹i nµy gåm cuËn d©y vµ lâi s¾t tõ. ®èi víi lo¹i nµy, c¸c vËt liÖu s¾t thÐp bÞ hót ®­îc xem nh­ lµ n¾p. Khi cho dßng ®iÖn vµo cuËn d©y sÏ sinh ra tõ tr­êng, vËt liÖu s¾t tõ ®Æt trong tõ tr­êng ®ã sÌ bÞ tõ ho¸ vµ cã cùc tÝnh. Tõ th«ng xuyªn qua vËt liÖu s¾t tõ theo ®­êng khÐp kÝn. Theo quy ®Þnh chç tõ th«ng ®i ra ë vËt liÖu s¾t tõ gäi lµ cùc b¾c ( N ), chç tõ th«ng ®i vµo gäi lµ cùc nam ( S ). H×nh 1-9 : Ph©n tÝch lùc hót cña cuËn d©y nam ch©m ®èi víi vËt liÖu s¾t tõ. Tõ h×nh ve ̃ ta thÊy cùc tÝnh cña vËt liÖu s¾t tõ kh¸c dÊu víi cùc tÝnh cña cuËn d©y nªn vËt liÖu s¾t tõ bÞ hót vÒ phÝa cuËn d©y bëi lùc hót ®iÖn tõ F. NÕu ®æi chiÒu dßng ®iÖn trong cuËn d©y th× tõ tr­êng sÏ ®æi chiÒu, vËt liÖu s¾t tõ, sau khi tõ ho¸ vÉn cã cùc tÝnh kh¸c dÊu víi cùc tÝnh cña cuËn d©y, do ®ã vËt liÖu s¾t tõ vÉn bÞ hót vÒ phÝa cuËn d©y. V× vËy, khi lâi s¾t tõ mang cuËn d©y cã dßng ®iÖn, tõ tr­êng sÏ lµm cho n¾p bÞ tõ ho¸ vµ hót n¾p vÒ phÝa lâi. 2- Ph©n lo¹i Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 10 a- Ph©n theo tÝnh chÊt dßng ®iÖn : cã lo¹i mét chiÒu vµ lo¹i xoay chiÒu. TrÞ sè dßng ®iÖn trong cuËn d©y phô thuéc vµo ®iÖn kh¸ng cuËn d©y vµ tû lÖ víi khe hë kh«ng khÝ . b- Ph©n theo h×nh d¸ng: - Lo¹i hót chËp hay hót quay, n¾p quay quanh mét trôc. - Lo¹i hót th¼ng: n¾p hót th¼ng vÒ phÝa lâi. - Lo¹i hót èng (cßn gäi lµ lo¹i pÝt t«ng). c- Ph©n theo c¸ch ®Êu cuËn d©y vµo nguån ®iÖn: - §Êu nèi tiÕp : Phô t¶i ®­îc m¾c nèi tiÕp víi cuËn d©y cßn gäi lµ cuËn d©y dßng ®iÖn H×nh 1- 10 : CuËn d©y nam ch©m m¾c nèi tiÕp vµo m¹ch dßng ®iÖn. - §Êu song song : Dßng ®iÖn trong cuËn d©y phô thuéc vµo tham sè cña c¬ cÊu ®iÖn tõ vµ ®iÖn ¸p nguån ®iÖn, cßn gäi lµ cuËn d©y ®iÖn ¸p H×nh 1- 11 : CuËn d©y nam ch©m n¾c song song vµo m¹ch ®iÖn ¸p. 3- øng dông cña nam ch©m ®iÖn Nam ch©m ®iÖn ®­îc dïng rÊt réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau nh­ tù ®éng ho¸, c¸c lo¹i r¬ le, c«ng t¾c t¬... Trong c«ng nghiÖp nã ®­îc dïng ®Ó n©ng c¸c tÊm thÐp. Trong truyÒn ®éng ®iÖn, nã ®­îc dïng ë c¸c bé ly hîp ®Ó truyÒn chuyÓn ®éng quay hoÆc ®Ó phanh h·m,van ®iÖn tõ, bµn tõ... § 1- 5 r¬ le ®iÖn tõ R¬ le lµ c¸c khÝ cô ®iÖn tù ®éng ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn, b¶o vÖ vµ ®iÒu khiÓn sù lµm viÖc cña m¹ch ®iÖn. I- cÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc 1- CÊu t¹o 1- m¹ch tõ tÜnh ; 4- lß xo ; 2- n¾p ®éng ; 5- tiÕp ®iÓm tÜnh ; 3- cuËn d©y ; 6- tiÕp ®iÓm ®éng ; Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 11 H×nh 1-12 S¬ l­îc kÕt cÊu chung cña r¬le ®iÖn tõ R¬ le ®iÖn tõ gåm cã mét m¹ch tõ h×nh ch÷ U, trªn ®ã cã quÊn cuËn d©y cho dßng ®iªn cña m¹ch cÇn ®­îc b¶o vÖ ®i qua. PhÝa trªn cã n¾p chuyÓn ®éng 2 ®­îc g¾n vµo lß xo 4 vµ tiÕp ®iÓm ®éng 6. ë trªn mám cùc tõ phÇn tÜnh ng­êi ta cã g¾n vµo ®ã mét vßng ng¾n m¹ch b»ng ®ång ( cßn gäi lµ vßng chèng rung ). Vßng ng¾n m¹ch nµy chØ ®­îc l¾p ®èi víi c¸c r¬ le ho¹t ®éng ë nguån xoay chiÒu. TiÕp ®iÓm tÜnh 5 ®­îc nèi víi m¹ch ®iÒu khiÓn. 2- Nguyªn lý lµm viÖc Khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua cuËn d©y sÏ sinh ra lùc hót ®iÖn tõ hót n¾p vÒ phÝa th©n m¹ch tõ víi mét lùc ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : 2 2  i kF  Trong ®ã : k – hÖ sè tû lÖ phô thuéc vµo tõng lo¹i r¬ le. i - dßng ®iÖn ch¹y trong cuËn d©y.  - chiÒu dµi khe hë kh«ng khÝ gi÷a m¹ch tõ vµ n¾p. Khi dßng ®iÖn ch¹y vµo cuËn d©y cßn nhá h¬n dßng ®iÖn t¸c ®éng, lß xo4 sinh lùc ®èi kh¸ng th¾ng lùc hót, nªn n¾p gi÷ nguyªn kh«ng chuyÓn ®éng vµ r¬ le kh«ng t¸c ®éng. Khi dßng ®iÖn ch¹y vµo cuËn d©y lín h¬n hoÆc b»ng dßng ®iÖn t¸c ®éng, dßng ®iÖn nµy sinh ra lùc hót ®iÖn tõ ®ñ lín th¾ng lùc c¶n cña lß xo hót n¾p ®éng vµo m¹ch tõ tÜnh. KÕt qu¶ lµ tiÕp ®iÓm th­êng ®ãng sÏ më ra vµ tiÕp ®iÓm th­êng më sÏ ®ãng l¹i ®­a tÝn hiÖu tíi m¹ch ®iÒu khiÓn lµm c¾t m¹ch ®iÖn. TÝn hiÖu vµo cuËn d©y cã thÓ lµ dßng ®iÖn hay ®iÖn ¸p. R¬ le cã thÓ dïng ë nguån ®iÖn mét chiÒu hay xoay chiÒu. Cã thÓ thay ®æi trÞ sè dßng ®iÖn t¸c ®éng b»ng c¸ch ®iÒu chØnh lùc c¨ng cña lß xo hay thay ®æi sè vßng cña cuËn d©y. 3- Nguyªn lý lµm viÖc cña vßng chèng rung §èi víi dßng ®iÖn xoay chiÒu do trÞ sè vµ chiÒu cña dßng ®iÖn lu«n lu«n biÕn thiªn, nªn khi dßng ®iÖn ®i qua trÞ sè kh«ng th× tõ th«ng trong m¹ch tõ còng b»ng kh«ng. Lùc ®iÖn tõ lóc ®ã kh«ng cßn, nªn n¾p ®éng cã xu h­íng t¸ch khái phÇn tÜnh. Do ®ã, n¾p sÏ bÞ rung vµ ph¸t ra tiÕng kªu. §Ó kh¾c phôc hiÖn t­îng nµy, ng­êi ta l¾p mét vßng ng¾n m¹ch ë mám cùc tõ ( gäi lµ vßng chèng rung ). Tõ th«ng  ®i qua cùc tõ ®­îc chia lµm hai phÇn : phÇn tõ th«ng 1 kh«ng ®i qua vßng chèng rung vµ phÇn tõ th«ng 1’ ®i qua vßng chèng rung. Tõ th«ng 1’ ®i qua vßng chèng rung sÏ sinh ra trong vßng mét dßng ®iÖn c¶m øng. Dßng ®iÖn nµy sinh ra tõ th«ng V chèng l¹i tõ th«ng 1’. Tæng hîp tõ th«ng ®i trong vßng ng¾n m¹ch sÏ lµ 2 = 1’ + V . Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 12 Tõ th«ng 2 nµy lÖch víi tõ th«ng 1 mét gãc tõ 50 – 80 0. Do ®ã, khi dßng ®iÖn ®i qua trÞ sè kh«ng th× tõ th«ng 1 = 0 nh­ng tõ th«ng 2  0,nªn lùc ®iÖn tõ vÉn cßn vµ n¾p m¹ch tõ kh«ng bÞ rung n÷a. II- øng dông cña r¬ le ®iÖn tõ R¬ le ®iÖn tõ ®­îc dïng réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau cña nÒn kinh tÕ quèc d©n, nhÊt lµ trong c¸c hÖ thèng tù ®éng ho¸ vµ cung cÊp ®iÖn. Ng­êi ta øng dông nguyªn lý ®iÖn tõ ®Ó chÕ t¹o ra r¬ le dßng ®iÖn, r¬ le ®iÖn ¸p, r¬ le trung gian, r¬ le thêi gian, r¬ le tÝn hiÖu, r¬ le ®iÖn tõ cùc tÝnh § 1- 6 R¬ le nhiÖt R¬ le nhiÖt dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ t¶i cho m¹ch ®iÖn, chñ yÕu lµ b¶o vÖ cho ®éng c¬ ®iÖn. 1- CÊu t¹o 1- cuËn d©y ®èt ; 2- cÆp kim lo¹i ; 3- cÇn quay; 4- trôc quay; 5- lß xo ; 6,7- tiÕp ®iÓm; H×nh 1- 13 S¬ ®å cÊu t¹o cña r¬ le nhiÖt Bé phËn chÝnh cña nã lµ cÆp kim lo¹i (2 ) ®Æt c¹nh cuËn d©y ®èt nãng ( 1 ) vµ tiÕp ®iÓm ( 6- 7 ). CÆp kim lo¹i gåm hai thanh kim lo¹i kh¸c nhau, g¾n chÆt víi nhau, thanh trªn cã hÖ sè në dµi vÒ nhiÖt nhá h¬n thanh d­íi. Mét ®Çu cÆp kim lo¹i ®­îc kÑp cè ®Þnh, cßn ®Çu kia ®éi vµo cÇn quay ( 3 ) cã lß xo ( 5 ) g¾n chÆt. CuËn d©y ®èt ®Æt trong m¹ch ®iÖn cÇn ®­îc b¶o vÖ ®Ó dßng ®iÖn cña m¹ch ®i qua nã, cßn tiÕp ®iÓm ®Æt trong m¹ch cuËn d©y ®ãng c¾t, ch¼ng h¹n nèi tiÕp víi cuËn d©y c«ng t¾c t¬. 2- Nguyªn lý lµm viÖc Khi dßng ®iÖn trong m¹ch cÇn ®­îc b¶o vÖ cã gi¸ trÞ nhá h¬n dßng ®iÖn chØnh ®Þnh th× r¬ le nhiÖt kh«ng t¸c ®éng. Khi dßng ®iÖn trong m¹ch t¨ng qu¸ gi¸ trÞ chØnh ®Þnh, cÆp kim lo¹i bÞ ®èt nãng sÏ bÞ uèn cong lªn phÝa trªn ( ®­êng nÐt ®øt ), cÇn quay ( 3 ) ®­îc lß xo ( 5 ) g¨ng s½n sÏ quay quanh trôc ( 4 ) ng­îc chiÒu kim ®ång hå, lµm më tiÕp ®iÓm ( 6- 7 ), lµm c¾t m¹ch ®iÖn ®­îc b¶o vÖ. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 13 Sau khi r¬ le nhiÖt t¸c ®éng, ta ph¶i ®Ó mét thêi gian cho cÆp kim lo¹i nguéi ®i råi míi dïng nót bÊm phôc håi l¹i tr¹ng th¸i th­êng ®ãng cña tiÕp ®iÓm ( 6- 7 ) ( h×nh 3- 7 kh«ng vÏ nót bÊm nµy ). R¬ le nhiÖt lµm viÖc cÇn cã thêi gian ( chê cho cÆp kim lo¹i nãng lªn ), nªn nã chØ dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ t¶i chø kh«ng dïng ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch ®­îc. Ngoµi ra, ®é chÝnh x¸c cña nã cßn phô thuéc vµo nhiÖt ®é m«i tr­êng. 3- ph©n lo¹i Theo kÕt cÊu, ng­êi ta chia r¬ le nhiÖt ra lµm hai lo¹i : kiÓu hë vµ kiÓu kÝn. R¬ le nhiÖt kiÓu hë ®­îc ®Æt trong c¸c n¾p m¸y, tñ ®iÖn, b¶ng ®iÖn.R¬ le nhiÖt kiÓu kÝn ( cßn gäi lµ kiÓu b¶o vÖ ) ®­îc ®Æt trong c¸c bÒ mÆt hë cña thiÕt bÞ. Theo ph­¬ng thøc ®èt nãng, ng­êi ta chi r¬ le nhiÖt ra lµm ba lo¹i : - §èt trùc tiÕp : Dßng ®iÖn trùc tiÕp ®i qua thanh kim lo¹i kÐp. Lo¹i nµy cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, nh­ng khi thay ®æi dßng ®iÖn ®Þnh møc ta ph¶i thay ®æi tÊm kim lo¹i kÐp. Do ®ã kh«ng tiÖn dông. - §èt gi¸n tiÕp : Dßng ®iÖn ®i qua phÇn tö ®èt nãng ®éc lËp, nhiÖt l­îng cña nã to¶ ra gi¸n tiÕp lµm tÊm kim lo¹i kÐp cong lªn. Lo¹i nµy cã ­u ®iÓm lµ muèn thay ®æi dßng ®iÖn ®Þnh møc ta chØ cÇn thay ®æi phÇn tö ®èt nãng, chø kh«ng cÇn thay ®æi tÇm kim lo¹i kÐp. KhuyÕt ®iÓm cña lo¹i nµy lµ khi cã qu¸ t¶i lín, phÇn tö ®èt nãng cã thÓ ®¹t tíi nhiÖt ®é kh¸ cao, nh­ng v× kh«ng khÝ truyÒn nhiÖt kÐm nªn tÊm kim lo¹i kÐp ch­a kÞp t¸c ®éng mµ phÇn tö ®èt nãng ®· bÞ ch¸y®øt. - §èt hçn hîp : lo¹i nµy t­¬ng ®èi tèt v× võa ®èt nãng trùc tiÕp, võa ®èt nãng gi¸n tiÕp. Nã cã tÝnh æn ®Þnh nhiÖt cao vµ cã thÓ lµm viÖc ë béi sè qu¸ t¶i lín, ®Õn ( 12- 15 ) I®m. Theo yªu cÇu sö dông, ng­êi ta chia r¬ le nhiÖt ra lµm hai lo¹i: hai cùc vµ mét cùc. Lo¹i hai cùc th­êng ®­îc dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ t¶i ë m¹ch ®iÖn xoay chiÒu ba pha. 4- C¸ch lùa chän §Æc tÝnh c¬ b¶n cña r¬ le nhiÖt lµ quan hÖ gi÷a thêi gian t¸c ®éng vµ dßng ®iÖn phô t¶i ch¹y qua ( cßn gäi lµ ®­êng ®Æc tÝnh thêi gian- dßng ®iÖn, A- s ). mÆt kh¸c, ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu gi÷ ®­îc tuæi thä l©u dµi cña thiÕt bÞ theo ®óng sè liÖu kü thuËt ®· cho cña nhµ s¶n xuÊt, c¸c ®èi t­îng cÇn b¶o vÖ còng cã ®­êng ®Æc tÝnh thêi gian- dßng ®iÖn. Tuú theo chÕ ®é lµm viÖc cña phô t¶i lµ liªn tôc hay ng¾n h¹n mµ ta cÇn xÐt ®Õn h»ng sè thêi gian ph¸t nãngcña r¬ le khi cã qu¸ t¶i liªn tôc hay ng¾n h¹n. Ngoµi ra, khi nhiÖt ®é m«i tr­êng xung quanh thay ®æi, dßng ®iÖn t¸c ®éng cña r¬ le còng thay ®æi theo, lµm cho b¶o vÖ kÐm chÝnh x¸c. Th«ng th­êng nhiÖt ®é m«i tr­êng xung quanh t¨ng, dßng ®iÖn t¸c ®éng gi¶m vµ ta ph¶i hiÖu chØnh l¹i vÝt ®iÒu chØnh hoÆc nóm ®iÒu chØnh. § 1- 7 CÇu ch× Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 14 1- C«ng dông vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng CÇu ch× lµ thiÕt bÞ ®Ó b¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn cho m¹ch ®iÖn, chñ yÕu lµ b¶o vÖ ng¾n m¹ch vµ ®«i khi ®Ó b¶o vÖ qu¸ t¶i. VÒ nguyªn t¾c, cÇu ch× gåm mét d©y ch¶y th­êng lµm b»ng ch×, nh«m ®ång, kÏm... ®Æt trong mét vá kÝn ®Ó h¹n chÕ vµ dËp t¾t hå quang. CÇu ch× m¾c nèi tiÕp trong m¹ch ®iÖn ®­îc b¶o vÖ. Dßng ®iÖn trong m¹ch ®i qua d©y ch¶y sÏ to¶ ra nhiÖt l­îng theo ®Þnh luËt Jun- Lenx¬, lµm cho d©y ch¶y nãng lªn. NÕu dßng ®iÖn ch­a ®ñ lín, nhiÖt ®é d©y ch¶y ch­a v­ît qu¸ nhiÖt ®é nãng ch¶y, m¹ch ®iÖn vÉn liÒn. Khi dßng ®iÖn t¨ng cao, nhiÖt ®é d©y ch¶y t¨ng ®Õn møc ch¶y ®øt, ng¾t m¹ch dßng ®iÖn, ta b¶o cÇu ch× bÞ ‘‘ næ ’’. Dßng ®iÖn nhá nhÊt võa ®ñ lµm cho d©y ch¶y ®øt gäi lµ dßng ®iÖn d©y ch¶y, ký hiÖu lµ Idc. Dßng ®iÖn d©y ch¶y phô thuéc vµo kÝch th­íc vµ lo¹i vËt liÖu lµm d©y ch¶y. D©y ch¶y ®­îc s¶n xuÊt theo c¸c trÞ sè dßng ®iÖn d©y ch¶y quy ®Þnh vµ gäi lµ cì d©y ch¶y. Cì d©y ch¶y cho trong sæ tay kü thuËt. CÇu ch× ®­îc s¶n xuÊt theo cÊp ®iÖn ¸p ®Þnh møc vµ dßng ®iÖn ®Þnh møc. §iÖn ¸p ®Þnh møc quyÕt ®Þnh kÝch th­íc cÇu ch×, vËt liÖu vµ chÊt l­îng c¸ch ®iÖn. Dßng ®iÖn ®Þnh møc quyÕt ®Þnh quy c¸ch vµ kÝch th­íc c¸c bé phËn dÉn ®iÖn, nhÊt lµ c¸c ®Çu tiÕp xóc, tøc ®Çu ®Ó nèi cÇu ch× vµo gi¸ cÇu ch×. CÇn chó ý lµ dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m lµ cña cÇu ch×, cßn dßng ®iÖn d©y ch¶y Idc phô thuéc vµo cì d©y ch¶y. Hai ®¹i l­îng nµy kh¸c nhau, vµ ta cã I®m  Idc . VÝ dô, cÇu ch× 500V, 15 A cã thÓ l¾p d©y ch¶y cì 6, 10 hay 15 A. B¶ng tra d©y ch¶y cÇu ch× §­êng kÝnh d©y ch¶y ( mm ) Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña d©y ch¶y ( A ) Nh«m Ch× ®ång 0,15 1,5 - 4 0,2 2 0,5 8 0,25 4 0,75 10 0,3 6 1 12 0,4 10 1,5 14 0,5 14 2 16 0,6 16 2,5 21 0,7 18 3,5 28 0,8 20 4,2 36 0,9 25 5 40 1 32 6 48 1,2 40 9 - 1,4 50 12 - Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 15 1,6 60 14 - 1,8 75 17 - 2 90 20 - 2,5 120 32 - 3 160 46 - 2- Ph©n lo¹i vµ cÊu t¹o cÇu ch× h¹ ¸p CÇu ch× cã lo¹i ®Æt hë, cã lo¹i ®Æt kÝn, cã lo¹i cã thiÕt bÞ dËp hå quang... Th«ng th­êng gåm c¸c lo¹i : a- Lo¹i hë : Lo¹i nµy kh«ng cã vá bäc kÝn, th­êng chØ gåm d©y ch¶y. §ã lµ nh÷ng phiÕn lµm b»ng ch× l¸, kÏm, hîp kim ch× thiÕc, nh«m l¸ hay ®ång l¸ máng ®­îc dËp c¾t thµnh c¸c d¹ng nh­ h×nh 3- 10. Sau ®ã dïng vÝt b¾t chÆt vµo c¸c ®Çu cùc ®Én ®iÖn ®Æt trªn c¸c b¶n c¸ch ®iÖn b»ng ®¸, sø... D©y ch¶y còng cßn cã h×nh d¹ng tiÕt diÖn trßn vµ lµm b»ng ch×, th«ng dông ta dïng c¸c cì 5A, 10A,15A,30A... b- Lo¹i vÆn Th­êng cã d¹ng nh­ h×nh 3-11a vµ b. D©y ch¶y 1 nèi víi n¾p 2 ë phÝa trong. N¾p 2 cã d¹ng r¨ng vÝt ®Ó vÆn chÆt vµo ®Õ 3. D©y ch¶y b»ng ®ång, cã khi dïng b¹c, cã c¸c cì ®Þnh møc 6A, 10A, 15A, 20A, 25A,30A,60A,100A ë ®iÖn ¸p 500V. H×nh 1- 13: a- H×nh d¹ng chung b- Lâi d©y ch¶y c¶ n¾p c- Lo¹i hép Cßn gäi lµ cÇu ch× hép. Hép vµ n¾p ®Òu lµm b»ng sø c¸ch ®iÖnvµ ®Òu b¾t chÆt c¸c tiÕp xóc ®iÖn b»ng ®ång. TiÕp xóc cã kÕt cÊu kÑp chÆt ®¬n hoÆc kÐp. Lo¹i kÐp gi÷ chÆt h¬n, Ýt bÞ r¬i n¾p trong sö dông vËn hµnh h¬n. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 16 D©y ch¶y ®­îc b¾t chÆt b»ng vÝt vµo phÝa trong n¾p. Nã kh«ng ®­îc chÕ t¹o s½n mµ tuú n¬i sö dông. Ta th­êng dïng d©y ch¶y lµ d©y ch× trßn hoÆc ch× l¸ cã kÝch th­íc thÝch hîp. CÇu ch× hép ®­îc chÕ t¹o theo c¸c cì cã dßng ®iÖn ®Þnh møc lµ: 5A,10A,15A,20A,30A,60A,80A,100A ë ®iÖn ¸p 500V. d- Lo¹i kÝn trong èng kh«ng cã c¸t th¹ch anh: Vá lµm b»ng chÊt h÷u c¬ (mét lo¹i xelul«) cã d¹ng h×nh èng mµ ta th­êng gäi lµ cÇu ch× èng phÝp, h×nh d¹ng chung nh­ h×. H×nh 1- 14 : CÇu ch× èng phÝp. D©y ch¶y ®­îc ®Æt trong mét èng kÝn b»ng phÝp 1, hai ®Çu cã n¾p b»ng ®ång 3, cã r¨ng vÝt ®Ó vÆn chÆt kÝn. D©y ch¶y 5 ®­îc nèi chÆt víi c¸c cùc tiÕp xóc 6 b»ng c¸c vßng ®Öm b»ng ®ång 4. Qu¸ tr×nh dËp hå quang cña nã nh­ sau : khi x¶y ra ng¾n m¹ch, d©y ch¶y sÏ ch¶y ®øt ra ë chç cã tiÕt diÖn hÑp vµ ph¸t sinh hå quang. D­íi t¸c dông cña nhiÖt ®é cao cña hå quang, vá xelul« cña èng bÞ ®èt nãng sÏ bèc h¬i ( 40% H2, 50% CO2, 10% h¬i n­íc ), lµm ¸p lùc khÝ trong èng t¨ng lªn rÊt lín (40 - 80 at) sÏ dËp t¾t hå quang. CÇu ch× èng ®­îc chÕ t¹o cã hai cì chiÒu dµi tuú thuéc vµo ®iÖn ¸p lµm viÖc cña nã. Cì ng¾n ®Ó lµm viÖc ë ®iÖn ¸p kh«ng cao h¬n 380V ®iÖn xoay chiÒu. Cì dµi ®Ó lµm viÖc ë ®iÖn ¸p ®Õn 500V. Tuú thuéc dßng ®iÖn ®Þnh møc ch¹y qua cÇu ch× mµ trong cïng mét cì chiÒu dµi, ta cã nhiÒu cì ®­êng kÝnh ( cã thÓ tíi 6 cì ®­êng kÝnh ). Trong mçi cì ®­êng kÝnh, ta cã thÓ ®Æt d©y ch¶y cã c¸c trÞ sè dßng ®iÖn ®Þnh møc kh¸c nhau. VÝ dô trong cÇu ch× èng ®Þnh møc 15A, cã thÓ ®Æt d©y ch¶y cã dßng ®Þnh møc 6,10 vµ 15A. e- Lo¹i kÝn trong èng cã c¸t th¹ch anh lo¹i nµy cã ®Æc tÝnh b¶o vÖ hoµn thiÖn h¬n lo¹i trªn, cã h×nh d¸ng cÊu t¹o nh­ h×nh 1- 15. Lo¹i nµy th­êng gäi lµ cÇu ch× èng sø. H×nh 1- 15 : CÇu ch× èng sø Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 17 a- H×nh d¹ng chung b- CÊu t¹o d©y ch¶y bªn trong. Vá cña cÇu ch× 1 lµm b»ng sø hoÆc steatit, cã d¹ng lµ h×nh hép ch÷ nhËt. Trong vá cã trô trßn rçng ®Ó ®Æt d©y ch¶y 2 h×nh l¸, sau ®ã ®æ ®Çy c¸t th¹ch anh 3. D©y ch¶y ®­îc hµn ®Ýnh vµo ®Üa 4, vµ ®­îc b¾t chÆt vµo phiÕn 5 cã cùc tiÕp xóc 6. C¸c phiÕn 5 ®­îc b¾t chÆt vµo èng sø b»ng vÝt 7. D©y ch¶y ®­îc chÕ t¹o b»ng ®ång l¸ dÇy 0,1- 0,2 mm, cã dËp c¸c lç dµi ®Ó t¹o tiÕt diÖn hÑp. §Ó gi¶m nhiÖt ®é ch¶y cña ®ång ( 10800 C ), ng­êi ta hµn c¸c qu¶ cÇu thiÕc vµo c¸c ®o¹n cã tiÕt diÖn hÑp. 3- Chän d©y ch¶y cÇu ch× ®iÖn ¸p thÊp a- §iÒu kiÖn lùa chän CÇu ch× lµ thiÕt bÞ b¶o vÖ chñ yÕu cña m¹ng ®iÖn ¸p thÊp. TÝnh chän cÇu ch× chñ yÕu lµ x¸c ®Þnh dßng ®iÖn d©y ch¶y. C¨n cø vµo dßng ®iÖn d©y ch¶y, ta sÏ x¸c ®Þnh ®­îc kÝch th­íc d©y ch¶y. ViÖc chän d©y ch¶y cÇn ®¶m b¶o duy tr× dßng ®iÖn øng víi tr¹ng th¸i lµm viÖc b×nh th­êng, vµ sÏ ch¶y ®øt khi dßng ®iÖn v­ît qu¸ trÞ sè cho phÐp. ®iÒu kiÖn lùa chän lµ dßng ®iÖn d©y ch¶y ph¶i b»ng hoÆc lín h¬n dßng ®iÖn tÝnh to¸n cña m¹ch ®iÖn ®­îc b¶o vÖ : Idc  Itt Trong ®ã : - Idc lµ dßng ®iÖn ®Þnh møc cña d©y ch¶y, ®­îc tra trong c¸c sæ tay kü thuËt ( b¶ng 3- 1 ). - Itt lµ dßng ®iÖn tÝnh to¸n cña m¹ch ®­îc b¶o vÖ. Dßng ®iÖn tÝnh to¸n ®­îc x¸c ®Þnh tuú theo tÝnh chÊt cña m¹ch ®­îc b¶o vÖ. b- CÇu ch× b¶o vÖ m¹ch ®iÖn chiÕu s¸ng Dßng ®iÖn tÝnh to¸n x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:    n i dmctt IkI 1 Trong ®ã : -   n i dmI 1 lµ tæng dßng ®iÖn ®Þnh møc cña c¸c m¹ch nèi vµo m¹ch chÝnh. - n lµ sè nh¸nh. - Idm lµ dßng ®iÖn ®Þnh møc cña mçi nh¸nh. - kc lµ hÖ sè cÇn dïng, theo ®Þnh nghÜa : Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 18 d dt c P P k  Víi : P®t- Tæng c«ng suÊt ®ãng ®ång thêi; P®- Tæng c«ng suÊt ®Æt; HÖ sè cÇn dïng ®­îc tra theo sæ tay kü thuËt. Ch¼ng h¹n, ®èi víi phô t¶i chiÕu s¸ng, diÖn tÝch nhµ ®­îc chiÕu s¸ng d­íi 100 m2, kc= 1; trªn 100 m 2, kc= 0,8 – 0,9; toµ nhµ cã tõ 10 – 15 phßng, kc= 0,75 – 0,7; chiÕu s¸ng ngoµi trêi , kc= 1. Sau khi x¸c ®Þnh ®­îc dßng ®iÖn tÝnh to¸n, c¨n cø vµo ®iÒu kiÖn lùa chän vµ tra sæ tay kü thuËt cña cÇu ch×, ta chän cì d©y ch¶y thÝch hîp. * VÝ dô : M¹ch ®iÖn 1 pha, ®iÖn ¸p 220V xoay chiÒu, cung cÊp ®iÖn cho 15 c¨n hé. Mçi hé tiªu thô c«ng suÊt ®Ó th¾p s¸ng vµ sinh ho¹t lµ 1200W, cos = 1. Chän d©y ch¶y cÇu ch× b¶o vÖ cho m¹ch ®iÖn trªn. Gi¶i Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña 1 c¨n hé :      4,5 1220 1200 cosU I I ttdm Dßng ®iÖn tÝnh to¸n cña 15 c¨n hé :    n i dmctt IkI 1 =0,7. 5,4. 15= 56,7 ( A ) Tra b¶ng ta chän cÇu ch× cã dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m = 60 A,d©y ch¶y cÇu ch× b»ng d©y nh«m cã ®­êng kÝnh d = 1,6 mm, Idc = 60 A. c- Chän d©y ch¶y cÇu ch× b¶o vÖ cho mét ®éng c¬ §iÒu kiÖn lùa chän d©y ch¶y lµ ph¶i ®¶m b¶o ®éng c¬ më m¸y ®­îc ( tõ 2- 10 gi©y ). Dßng ®iÖn tÝnh to¸n ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : k I I mmtt  Trong ®ã : Imm lµ dßng ®iÖn më m¸y cña ®éng c¬. Imm= kmm.I®m. ë ®©y : - kmm lµ béi sè më m¸y cña ®éng c¬. - I®m lµ dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬. - k lµ hÖ sè tuú thuéc vµo ®iÒu kiÖn më m¸y cña ®éng c¬. nÕu ®éng c¬ më m¸y nhÑ, thêi gian më m¸y nhanh ( më m¸y kh«ng t¶i ), k = 2,5. Ng­îc l¹i, nÕu ®éng c¬ më m¸y nÆng nÒ, thêi gian më m¸y kÐo dµi ( më m¸y cã kÐo ®ñ t¶i ), k = 1,6. C¸c tr­êng hîp kh¸c cã thÓ chän gi¸ trÞ trung gian k = 1,6 – 2,5. Sau khi x¸c ®Þnh ®­îc dßng ®iÖn tÝnh to¸n, c¨n cø vµo ®iÒu kiÖn lùa chän vµ tra sæ tay kü thuËt cña cÇu ch×, ta chän cì d©y ch¶y thÝch hîp. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 19 * VÝ dô : Chän cÇu ch× b¶o vÖ cho ®éng c¬ lång sãc cã P®m = 10 KW, U®m = 380 V, I®m = 19,7 A, kmm = 6,5, biÕt r»ng ®éng c¬ më m¸y kh«ng t¶i. Gi¶i Dßng ®iÖn më m¸y cña ®éng c¬ : Imm= kmm.I®m= 6,5. 19,7 = 128 A Dßng ®iÖn tÝnh to¸n cña ®éng c¬ ( lÊy k = 2,5 ) A k I I mmtt 2,51 5,2 128  Tra b¶ng, chän cÇu ch× cã dßng ®iÖn ®Þnh møc b»ng 60 A, víi d©y ch¶y lµm b»ng d©y nh«m cã ®­êng kÝnh d = 1,6 mm; Idc = 60 A. d- CÇu ch× b¶o vÖ cho mét nhãm ®éng c¬ Dßng ®iÖn tÝnh to¸n ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 5,2 1 1 max     n i mmdm ctt II kI Trong ®ã : -    1 1 n i dmI Lµ tæng dßng ®iÖn ®Þnh møc cña c¸c ®éng c¬, trõ ®éng c¬ cã dßng ®iÖn më m¸y lín nhÊt trong nhãm. - Immmax lµ dßng ®iÖn më m¸y cña ®éng c¬ cã dßng më m¸y lín nhÊt. - kc lµ hÖ sè cÇn dïng, tra theo sæ tay kü thuËt. §èi víi ph©n x­ëng gia c«ng nguéi, kcchän theo b¶ng sau : Sè ®éng c¬ 2 3 4 5 6 8 10 20 30 HÖ sè kc 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,25 Sau khi x¸c ®Þnh ®­îc dßng ®iÖn tÝnh to¸n, c¨n cø vµo ®iÒu kiÖn lùa chän vµ tra sæ tay kü thuËt cña cÇu ch×, ta chän cì d©y ch¶y thÝch hîp. * Chó ý : x¸c ®Þnh cì d©y ch¶y, ta cÇn nghÖm l¹i c¸c ®iÒu kiÖn sau : - Dßng ®iÖn d©y ch¶y ph¶i nhá h¬n dßng ®iÖn cho phÐp cña d©y dÉn ®Æt trªn cïng mét m¹ch: Idc  0,8 Idd Trong ®ã Idd lµ dßng ®iÖn cho phÐp cña d©y dÉn. §iÒu kiÖn nµy ®¶m b¶o cho cÇu ch× b¶o vÖ ®­îc qu¸ t¶i cho d©y dÉn. - KÓ tõ nguån ®Õn hé tiªu thô, dßng ®iÖn d©y ch¶y cña cÇu ch× cÊp trªn ph¶i lín h¬n dßng ®iÖn d©y ch¶y cña cÇu ch× cÊp d­íi Ýt nhÊt lµ mét cÊp. §iÒu kiÖn nµy ®¶m b¶o tÝnh chän läc cho cÇu ch×. TÝnh chän läc thÓ hiÖn ë chç khi x¶y ra ng¾n m¹ch ë ®©u, cÇu ch× gÇn ®ã nhÊt ph¶i t¸c ®éng, phÇn cßn l¹i cña m¹ch ®iÖn vÉn tiÕp tôc lµm viÖc b×nh th­êng. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 20 § 1- 8 ThiÕt bÞ chèng rß ®iÖn ( ¸pt«m¸t chèng giËt ) 1- Kh¸i niÖm Khi thiÕt bÞ ®iÖn bÞ h­ háng c¸ch ®iÖn, cã dßng ®iÖn rß ra vá m¸y, nÕu trong qu¸ tr×nh sö dông mµ con ng­êi tiÕp xóc víi c¸c thiÕt bÞ nµy th× sÏ cã dßng ®iÖn ®i qua ng­êi xuèng ®Êt, g©y nguy hiÓm cho ng­êi sö dông. Trong tr­êng hîp nµy ¸pt«m¸t vµ cÇu ch× kh«ng thÓ t¸c ®éng c¾t nguån ®iÖn ra khái thiÕt bÞ ®­îc. §Ó ®¶m b¶o an toµn cho ng­êi sö dông, ng­êi ta chÕ t¹o ra c¸c ¸pt«m¸t chèng dßng ®iÖn rß, gäi lµ ¸pt«m¸t chèng giËt. Khi cã dßng ®iÖn rß xuÊt hiÖn, ¸pt«m¸t sÏ tù ®éng c¾t nguån ®iÖn ®¶m b¶o an toµn cho ng­êi sö dông. C¸c ¸pt«m¸t nµy ®­îc l¾p ®Æt ë n¬i cã ®é Èm cao dÔ g©y tai n¹n ®iÖn giËt nh­ nhµ t¾m, tr¹m b¬m n­íc 2- CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc cña ¸pt«m¸t chèng giËt mét pha a- CÊu t¹o 1, 4- Lß xo; 2, 3- Mãc; 5- PhÇn øng; 6- Nam ch©m ®iÖn; 7- Lâi thÐp h×nh xuyÕn; 8- Cuén d©y thø cÊp; H×nh 1- 16. S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o cña ¸pt«m¸t chèng giËt mét pha CÊu t¹o t­¬ng tù nh­ ¸pt«m¸t 1 pha b×nh th­êng chØ kh¸c lµ trong ¸pt«m¸t cã l¾p thªm lâi thÐp h×nh xuyÕn. Trªn lâi thÐp cã quÊn cuén d©y thø cÊp. Cuén d©y nµy sÏ cung cÊp ®iÖn cho nam ch©m ®iÖn. b- Nguyªn lý lµm viÖc Khi kh«ng cã dßng ®iÖn rß tõ d©y pha, ta thÊy gi¸ trÞ dßng ®iÖn tøc thêi ch¹y qua d©y pha vµ d©y trung tÝnh lu«n lu«n b»ng nhau nh­ng ng­îc chiÒu nhau. Tõ th«ng do hai dßng ®iÖn nµy sinh ra cã cïng ®é lín vµ ng­îc chiÒu nhau, nªn tõ th«ng tæng ch¹y trong lâi thÐp h×nh xuyÕn b»ng kh«ng.  = L + N = 0 Trong cuén d©y thø cÊp ( 8 ) kh«ng cã ®iÖn ¸p c¶m øng vµ do ®ã ¸pt«m¸t vÉn ®ãng, phô t¶i lµm viÖc b×nh th­êng. Khi cã ng­êi hoÆc vËt ch¹m vµo d©y pha sÏ xuÊt hiÖn dßng ®iÖn rß tõ d©y pha qua ng­êi xuèng ®Êt. Lóc ®ã, dßng ®iÖn ch¹y qua d©y pha lín h¬n d©y Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 21 trung tÝnh vµ ng­îc chiÒu nhau. Tõ th«ng do hai dßng ®iÖn nµy g©y ra cã ®é lín vµ chiÒu kh¸c nhau, nªn tõ th«ng tæng ch¹y trong lâi thÐp h×nh xuyÕn sÏ kh¸c kh«ng (  = L + N  0 ). Trong cuËn thø cÊp sÏ cã ®iÖn ¸p c¶m øng cung cÊp cho cuËn d©y cña nam ch©m ®iÖn ( 6 ). Nam ch©m ®iÖn sÏ hót phÇn øng ( 5 ) lµm nh¶ mãc ( 3 ). Mãc ( 2 ) ®­îc tù do, d­íi søc c¨ng cña lß xo ( 1 ) sÏ tù ®éng c¾t ¸pt«m¸t lo¹i phô t¶i ra khái l­íi ®iÖn. Tuy nhiªn nÕu cã hiÖn t­îng rß ®iÖn ë m¹ch ®iÖn phÝa trªn ¸pt«m¸t th× dßng ®iÖn IL vµ IN vÉn lu«n b»ng nhau, ¸pt«m¸t sÏ kh«ng tù ng¾t. Ng­êi ta cã thÓ quÊn cuén s¬ cÊp cña lâi thÐp vµi vßng ®Ó t¨ng ®é nh¹y cho ¸pt«m¸t hoÆc dïng m¹ch ®iÖn tö. H×nh 1- 17 giíi thiÖu h×nh d¸ng vµ s¬ ®å m¹ch ®iÖn cña ¸pt«m¸t chèng giËt mét pha hiÖu F362 cña Mü s¶n xuÊt. H×nh 1- 17 : H×nh d¸ng, cÊu t¹o vµ s¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o cña ¸pt«m¸t chèng giËt 1 pha dïng linh kiÖn ®iÖn tö. Nguyªn lý ho¹t ®éng nh­ sau : Khi cã ng­êi hoÆc vËt ch¹m vµo d©y pha, chØ cÇn xuÊt hiÖn dßng ®iÖn rß rÊt nhá tõ d©y pha qua ng­êi hoÆc vËt xuèng ®Êt lµm xuÊt hiÖn trªn cuËn thø cÊp mét ®iÖn ¸p c¶m øng. §iÖn ¸p nµy sÏ kÝch thÝch vµo ch©n G cña thyristo ( Th ) lµm cho Th dÉn ®iÖn. Tuy Th dÉn dßng ®iÖn mét chiÒu nh­ nhê cÇu ®ièt D1  D4 mµ chóng t¹o thµnh kho¸ ®iÖn xoay chiÒu cÊp cho cuËn hót ( 6 ) lµm viÖc. Cô thÓ : Nöa chu kú d­¬ng dßng ®iÖn ch¹y tõ L+ cuËn d©y ( 6 ) D2 Th  D3 N -. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 22 Nöa chu kú ©m dßng ®iÖn ch¹y tõ N+ D4 Th  D1  cuËn d©y ( 6 ) L-. Khi cuén d©y ( 6 ) cã ®iÖn, ¸pt«m¸t sÏ tù ®éng c¾t m¹ch ®iÖn. Nh­ vËy nhê m¹ch ®iÖn tö mµ ®é nh¹y cña ¸p t« m¸t chèng giËt t¨ng lªn rÊt nhiÒu. Trong tr­êng hîp muèn c¾t khÈn cÊp, ta cã thÓ Ên vµo nót th­êng më ( K ) ®Ó t¹o ra sù chªnh lÖch vÒ trÞ sè dßng ®iÖn ch¹y qua cuén s¬ cÊp, lËp tøc ¸pt«m¸t bÞ ng¾t ®iÖn. Trong m¹ch sö dông thyristo m· hiÖu BT1690 vµ ®ièt m· hiÖu IN4007. 3- CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc cña ¸pt«m¸t chèng giËt 3 pha a- CÊu t¹o 1,4- lß xo; 2,3- Mãc; 5- phÇn øng; 6- nam ch©m ®iÖn; 7- lâi thÐp h×nh xuyÕn; 8- cuén d©y thø cÊp; H×nh 1- 18. S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o cña ¸pt«m¸t chèng giËt ba pha S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o cña ¸pt«m¸t chèng giËt ba pha nh­ h×nh 3- 16. CÊu t¹o t­¬ng tù nh­ ¸pt«m¸t chèng giËt 1 pha chØ kh¸c lµ 3 d©y pha vµ d©y trung tÝnh ®Òu ®i xuyªn qua lâi thÐp h×nh xuyÕn. b- Nguyªn lý lµm viÖc Khi ®ãng ¸pt«m¸t nÕu phô t¶i lµm viÖc b×nh th­êng th× dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c d©y pha c©n b»ng víi dßng ®iÖn ch¹y trªn d©y trung tÝnh nh­ng ng­îc chiÒu nhau, nªn tõ th«ng trong lâi thÐp h×nh xuyÕn b»ng kh«ng.. Cuén thø cÊp kh«ng cã ®iÖn ¸p c¶m øng. ¸pt«m¸t vÉn ®ãng, phô t¶i lµm viÖc b×nh th­êng. NÕu cã hiÖn t­îng rß ®iÖn tõ mét trong c¸c d©y pha th× dßng ®iÖn qua d©y trung tÝnh kh«ng c©n b»ng víi tæng dßng ®iÖn qua c¸c d©y pha nªn tõ th«ng trong lâi thÐp sÏ kh¸c kh«ng. Cuén thø cÊp sÏ cã ®iÖn ¸p c¶m øng cung cÊp ®iÖn cho nam ch©m ®iÖn dÉn ®Õn c¾t ¸pt«m¸t, lo¹i phô t¶i ra khái l­íi ®iÖn. 4- TÝnh chän thiÕt bÞ chèng rß C¸c ¸p t« m¸t chèng giËt ®­îc lùa chän theo ®iÒu kiÖn ®iÖn ¸p ®iÖn ¸p ®Þnh møc, dßng ®iÖn ®Þnh møc, kiÓu lo¹i. §iÒu kiÖn lùa chän c¬ b¶n lµ : Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 23 U®m ATM  U®m m¹ng I ®m ATM  I tt Trong ®ã: U®m ATM - §iÖn ¸p ®Þnh møc cña ¸pt«m¸t ®­îc ghi trong lý lÞch m¸y hoÆc trªn nh·n m¸y U®m m¹ng - §iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¹ng ®iÖn n¬i ¸pt«m¸t ®­îc l¾p ®Æt I®m ATM - Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ¸pt«m¸t ®­îc ghi trong lý lÞch m¸y hoÆc trªn nh·n m¸y I tt - Dßng ®iÖn tÝnh to¸n cña phô t¶i. Ngoµi ra, cÇn chó ý ®Õn mét th«ng sè rÊt quan träng lµ dßng ®iÖn rß (th­êng tõ 30 - 50 mA ). § 1-9 C«ng t¾c t¬ I- c«ng dông vµ ph©n lo¹i C«ng t¾c t¬ lµ mét lo¹i khÝ cô ®iÖn dïng ®Ó ®ãng c¾t tõ xa tù ®éng hoÆc b»ng nót Ên c¸c m¹ch ®iÖn ®éng lùc cã phô t¶i ®iÖn ¸p ®Õn 500V, dßng ®iÖn ®Õn 600A. C«ng t¾c t¬ cã hai vÞ trÝ : ®ãng- c¾t, ®­îc chÕ t¹o cã sè lÇn ®ãng - c¾t lín, tÇn sè ®ãng cã thÓ lªn tíi 1500 lÇn trong mét giê. C«ng t¾c t¬ h¹ ¸p th­êng dïng kiÓu kh«ng khÝ, ®­îc ph©n ra nhiÒu lo¹i nh­ sau: - Theo nguyªn lý truyÒn ®éng, ta cã c«ng t¾c t¬ kiÓu ®iÖn tõ (truyÒn ®éng b»ng lùc hót ®iÖn tõ), kiÓu h¬i Ðp, kiÓu thuû lùc. Th«ng th­êng ta gÆp c«ng t¾c t¬ kiÓu ®iÖn tõ. - Theo d¹ng dßng ®iÖn ta cã c«ng t¾c t¬ ®iÖn mét chiÒu vµ cèng t¾c t¬ ®iÖn xoay chiÒu. - Theo kÕt cÊu, ng­êi ta ph©n ra c«ng t¾c t¬ dïng ë n¬i h¹n chÕ chiÒu cao (vÝ dô ë b¶ng ®iÖn gÇm xe) vµ c«ng t¾c t¬ dïng ë n¬i h¹n chÕ chiÒu réng (vÝ dô buång tµu ®iÖn ngÇm). II- cÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng 1- cÊu t¹o C«ng t¾c t¬ ®iÖn tõ cã c¸c bé phËn chÝnh nh­ sau: c¬ cÊu ®iÖn tõ (nam ch©m ®iÖn), hÖ thèng dËp hå quang, hÖ thèng tiÕp ®iÓm (tiÕp ®iÓm chÝnh vµ phô). a- Nam ch©m ®iÖn: gåm cã 3 thµnh phÇn - M¹ch tõ (lâi s¾t): Lµ c¸c lâi thÐp cã h×nh d¹ng EI, UI. Nã gåm nh÷ng l¸ thÐp t«n silic, cã chiÒu dÇy 0,35mm hoÆc 0,5 mm, ghÐp l¹i ®Ó tr¸nh tæn hao dßng ®iÖn xo¸y. M¹ch tõ ®­îc chia lµm hai phÇn, mét phÇn ®­îc kÑp chÆt cè ®Þnh (phÇn tÜnh), phÇn cßn l¹i lµ n¾p (cßn gäi lµ phÇn øng hay phÇn ®éng) ®­îc nèi víi hÖ thèng tiÕp ®iÓm qua hÖ thèng tay ®ßn. - Cuén d©y hót: cuén d©y quÊn trªn lâi thÐp dïng ®Ó t¹o ra lùc hót ®iÖn tõ. C¸c cuén d©y cña phÇn lín c¸c c«ng t¾c t¬ ®­îc tÝnh to¸n sao cho ®­îc phÐp Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 24 ®ãng ng¾t tíi 600 lÇn trong mét giê, øng víi hÖ sè th«ng ®iÖn b»ng 40%. Cuén d©y cã thÓ lµm viÖc tin cËy (hót phÇn øng) khi ®iÖn ¸p cung cÊp cho nã n»m trong ph¹m vi 85- 115% U®m. NÕu ta gäi tû sè gi÷a ®iÖn ¸p nh¶ vµ ®iÖn ¸p hót cña cuén d©y lµ hÖ sè trë vÒ, th× hÖ sè nµy cã thÓ ®¹t tíi ( 0,6- 0,7 ). §iÒu ®ã cã nghÜa lµ khi ®iÖn ¸p cuén d©y sôt xuèng cßn 60 - 70% trÞ sè ®iÖn ¸p hót th× n¾p bÞ nh¶ vµ ng¾t m¹ch ®iÖn. - C¬ cÊu truyÒn ®éng: ph¶i cã kÕt cÊu sao cho gi¶m ®­îc thêi gian thao t¸c ®ãng ng¾t tiÕp ®iÓm, n©ng cao lùc Ðp c¸c tiÕp ®iÓm vµ gi¶m ®­îc tiÕng kªu va ®Ëp. C¬ cÊu truyÒn ®éng th­êng dïng lùc lß xo. C¸c s¬ ®å c¬ cÊu truyÒn ®éng cña c¸c c«ng t¾c t¬ ®iÖn xoay chiÒu nh­ h×nh 1-19. + N¾p chuyÓn ®éng xoay quanh b¶n lÒ, tiÕp ®iÓm chuyÓn ®éng th¼ng cã tay ®ßn truyÒn chuyÓn ®éng (1a). + N¾p vµ tiÕp ®iÓm chuyÓn ®éng theo hai ph­¬ng vu«ng gãc nhau (b). + N¾p chuyÓn ®éng th¼ng, tiÕp ®iÓm chuyÓn ®éng xoay quanh b¶n lÒ (c). + N¾p vµ tiÕp ®iÓm ®Òu chuyÓn ®éng xoay quanh mét b¶n lÒ cã mét hÖ thèng tay ®ßn chung (H. 4- 1d), tr­êng hîp nµy lùc Ðp trªn tiÕp ®iÓm lín. H×nh 1-19. C¸c s¬ ®å c¬ cÊu truyÒn ®éng cña c¸c c«ng t¾c t¬ ®iÖn xoay chiÒu. b- HÖ thèng dËp hå quang. Khi c«ng t¾c t¬ chuyÓn m¹ch, hå quang ®iÖn sÏ xuÊt hiÖn lµm c¸c tiÕp ®iÓm bÞ ch¸y, mßn dÇn. HÖ thèng dËp hå quang th­êng gåm nhiÒu v¸ch ng¨n lµm b»ng kim lo¹i ®Æt c¹nh bªn hai tiÕp ®iÓm tiÕp xóc nhau, nhÊt lµ ë c¸c tiÕp ®iÓm chÝnh cña c«ng t¾c t¬. c- HÖ thèng tiÕp ®iÓm HÖ thèng tiÕp ®iÓm liªn hÖ víi m¹ch tõ di ®éng qua bé phËn liªn ®éng c¬ khÝ. C¸c tiÕp ®iÓm cña c«ng t¾c t¬ ®­îc chia thµnh hai lo¹i: - TiÕp ®iÓm chÝnh cho dßng ®iÖn cña phô t¶i ch¹y qua. Nã lµ lo¹i tiÕp ®iÓm th­êng më. Khi cuén d©y ch­a cã ®iÖn tiÕp ®iÓm nay ë tr¹ng th¸i më, khi cuén d©y cã ®iÖn tiÕp ®iÓm nµy ®ãng l¹i. TiÕp ®iÓm nµy cã kh¶ n¨ng cho dßng ®iÖn lín ®i qua ( tõ 10A ®Õn vµi ngh×n ampe ). - TiÕp ®iÓm phô: cã kh¶ n¨ng cho dßng ®iÖn ®i qua c¸c tiÕp ®iÓm nhá h¬n 5A, ®­îc l¾p ë c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn, tÝn hiÖu, b¶o vÖ. Nã ®­îc chia thµnh hai lo¹i: tiÕp ®iÓm phô th­êng më vµ tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng. TiÕp ®iÓm phô th­êng më cã tr¹ng th¸i ®ãng, më gièng nh­ tiÕp ®iÓm chÝnh. TiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng cã tr¹ng th¸i ®ãng, më ng­îc víi tiÕp ®iÓm chÝnh. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 25 2- Nguyªn lý ho¹t ®éng 1- cuén d©y; 2- m¹ch tõ tÜnh 3- n¾p ®éng; 4- Vßng ng¾n m¹ch; 5- tay ®ßn ; 6- tiÕp ®iÓm th­êng më; 7- tiÕp ®iÓm th­êng ®ãng; H×nh 1- 20. S¬ ®å cÊu t¹o cña c«ng t¾c t¬ xoay chiÒu. - Khi ch­a cÊp ®iÖn vµo cuén d©y th× lâi thÐp ®éng vÉn ë vÞ trÝ t¸ch khái lâi thÐp tÜnh. TiÕp ®iÓm th­êng më vÉn më vµ tiÕp ®iÓm th­êng ®ãng vÉn ®ãng. - Khi cung cÊp ®iÖn cho cuén d©y cã gi¸ trÞ ®Þnh møc sÏ sinh ra tõ th«ng ch¹y trong m¹ch tõ, t¹o ra lùc hót ®iÖn tõ hót lâi thÐp ®éng vÒ phÝa lâi thÐp tÜnh (lùc ®iÖn tõ th¾ng lùc c¶n lß xo). C«ng t¾c t¬ ®­îc gi÷ ë tr¹ng th¸i ®ãng. Lóc nµy nhê vµo bé phËn liªn ®éng vÒ c¬ khÝ gi÷a lâi thÐp ®éng vµ hÖ thèng tiÕp ®iÓm ®éng lµm cho tiÕp ®iÓm chÝnh ®ãng l¹i cung cÊp ®iÖn cho phô t¶i. HÖ thèng tiÕp ®iÓm phô còng chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i: tiÕp ®iÓm th­êng ®ãng më ra vµ tiÕp ®iÓm th­êng më ®ãng l¹i. - Khi ngõng cung cÊp ®iÖn cho cuén d©y th× c«ng t¾c t¬ ë tr¹ng th¸i nghØ, c¸c tiÕp ®iÓm trë vÒ tr¹ng th¸i ban ®Çu. Nguyªn lý lµm viÖc cña c«ng t¾c t¬ ®iÖn mét chiÒu kiÓu ®iÖn tõ còng t­¬ng tù nh­ trªn, th­êng chØ kh¸c ë h×nh d¸ng kÕt cÊu truyÒn ®éng cña m¹ch tõ tíi tiÕp ®iÓm. III- TÝnh chän c«ng t¾c t¬ C¸c c«ng t¾c t¬ ®­îc lùa chän theo ®iÒu kiÖn ®iÖn ¸p ®iÖn ¸p ®Þnh møc, dßng ®iÖn ®Þnh møc, kiÓu lo¹i. 2 1 3 5 7 6 4 Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 26 §iÒu kiÖn lùa chän c¬ b¶n lµ : U®m ctt  U®m m¹ng I ®m ctt  I tt Trong ®ã: U®m ctt - §iÖn ¸p ®Þnh møc cña c«ng t¾c t¬ ®­îc ghi trong lý lÞch m¸y hoÆc trªn nh·n m¸y U®m m¹ng - §iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¹ng ®iÖn n¬i c«ng t¾c t¬ ®­îc l¾p ®Æt I®m ctt - Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña c¸c tiÕp ®iÓm chÝnh cña c«ng t¾c t¬ ®­îc ghi trong lý lÞch m¸y hoÆc trªn nh·n m¸y. I tt - Dßng ®iÖn tÝnh to¸n cña phô t¶i. § 1-10 BỘ KHỐNG CHẾ 1- Kh¸i qu¸t vµ c«ng dông Trong c¸c m¸y mãc c«ng nghiÖp, ng­êi ta sö dông réng r·i c¸c bé khèng chÕ ®Ó lµm c¸c khÝ cô ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ ®iÖn. Bé khèng chÕ ®­îc chia lµm bé khèng chÕ ®éng lùc (cßn gäi lµ tay trang), ®Ó ®iÒu khiÓn trùc tiÕp vµ bé khèng chÕ chØ huy ®Ó ®iÒu khiÓn gi¸n tiÕp. Bé khèng chÕ lµ mét lo¹i thiÕt bÞ chuyÓn ®æi m¹ch ®iÖn b»ng tay g¹t hay v« l¨ng quay, ®iÒu khiÓn trùc tiÕp hay gi¸n tiÕp tõ xa, thùc hiÖn c¸c chuyÓn ®æi m¹ch ®iÖn phøc t¹p ®Ó ®iÒu khiÓn khëi ®éng, ®iÒu chØnh tèc ®é, ®¶o chiÒu quay, h·m ®iÖn...c¸c m¸y ®iÖn vµ thiÕt bÞ ®iÖn. Bé khèng chÕ ®éng lùc hay (tay trang) ®Ó dïng ®Ó ®iÒu khiÓn trùc tiÕp c¸c ®éng c¬ ®iÖn c«ng suÊt bÐ vµ trung b×nh ë c¸c chÕ ®é lµm viÖc kh¸c nhau nh»m ®¬n gi¶n ho¸ thao t¸c cho ng­êi vËn hµnh (thî l¸i tµu ®iÖn, l¸i cÇn trôc, ®øng m¸y ®Æc biÖt...). Bé khèng chÕ chØ huy ®­îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn gi¸n tiÕp c¸c ®éng c¬ ®iÖn c«ng suÊt lín b»ng c¸ch chuyÓn ®æi m¹ch ®iÖn c¸c cuén d©y hót cña c«ng t¾c t¬, khëi ®éng tõ. §«i khi nã còng ®­îc dông ®Ó ®ãng ng¾t trùc tiÕp c¸c ®éng c¬ ®iÖn c«ng suÊt bÐ, nam ch©m ®iÖn, vµ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn kh¸c. Bé khèng chÕ chØ huy cã thÓ ®­îc truyÒn ®éng b»ng tay hoÆc b»ng ®éng c¬ chÊp hµnh. VÒ nguyªn lý, bé khèng chÕ chØ huy kh«ng kh¸c g× bé khèng chÕ ®éng lùc, mµ nã chØ cã hÖ thèng tiÕp ®iÓm bÐ, nhÑ h¬n vµ sö dông ë m¹ch ®iÒu khiÓn. 2- Ph©n lo¹i Theo kÕt cÊu, ng­êi ta chia ra bé khèng chÕ h×nh trèng vµ bé khèng chÕ h×nh cam. Theo nguyªn lý sö dông, ng­êi ta chia ra bé khèng chÕ ®iÖn mét chiÒu vµ bé khèng chÕ ®iÖn xoay chiÒu. 3- CÊu t¹o bé khèng chÕ h×nh trèng Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 27 a. H×nh d¹ng chung b. Bé phËn chÝnh bªn trong H×nh 4-12. Bé khèng chÕ h×nh trèng H×nh d¹ng chung cña bé khèng chÕ h×nh trèng ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 1- 21a,b. Trªn trôc quay ( 1 ) ®· ®­îc bäc c¸ch ®iÖn, ng­êi ta b¾t chÆt c¸c ®o¹n vµnh tr­ît b»ng ®ång ( 2 ) cã cung dµi lµm viÖc kh¸c nhau. C¸c ®o¹n nµy ®­îc dïng lµm c¸c vµnh tiÕp xóc ®éng, x¾p xÕp ë c¸c gãc ®é kh¸c nhau. Mét vµi ®o¹n vµnh ®­îc nèi ®iÖn víi nhau s½n ë bªn trong. C¸c tiÕp xóc tÜnh ( 3 ) cã lß xo ®µn håi ( cßn gäi lµ chæi tiÕp xóc ), kÑp chÆt trªn mét c¸n cè ®Þnh ®· bäc c¸ch ®iÖn ( 4 ), mçi chæi tiÕp xóc t­¬ng øng víi mét ®o¹n vµnh tr­ît ë bé phËn quay. C¸c chæi tiÕp xóc cã vµnh c¸ch ®iÖn víi nhau vµ ®­îc nèi trùc tiÕp víi m¹c ®iÖn bªn ngoµi. Khi quay trôc ( 1 ), c¸c ®o¹n vµnh tr­ît ( 2 ) tiÕp xóc mÆt víi c¸c chæi tiÕp xóc ( 3 ) vµ do ®ã thùc hiÖn ®­îc chuyÓn ®æi m¹ch cÇn thiÕt trong m¹ch ®iÒu khiÓn. 4- CÊu t¹o bé khèng chÕ h×nh cam H×nh d¹ng chung cña bé khèng chÕ h×nh cam ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 1- 22. Trªn trôc quay ( 1 ), ng­êi ta b¾t chÆt h×nh cam ( 2 ). Mét trôc nhá cã vÊu ( 3 ), cã lß xo ®µn håi (6 )lu«n lu«n ®Èy trôc vÊu ( 3 ) tú h×nh cam. C¸c tiÕp ®iÓm ®éng ( 5 ) b¾t chÆt trªn gi¸ cña trôc (3). C¸c tiÕp ®iÓm tÜnh ( 4 ) b¾t trªn gi¸ c¸ch ®iÖn cña thµnh bé khèng chÕ. Khi quay tay g¹t, trôc ( 1 ) quay, lµm xoay h×nh cam( 2 ), do ®ã trôc nhá cã vÊu ( 3 ) sÏ khíp vµo phÇn lâm hay låi cña h×nh cam, lµm ®ãng hay më c¸c bé tiÕp ®iÓm ( 4 ) vµ ( 5 ). H×nh 1- 22. Bé khèng chÕ h×nh cam a) Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 28 5- Mét sè th«ng sè kü thuËt cña bé khèng chÕ Nãi chung tÇn sè thao t¸c cña bé khèng chÕ h×nh trèng bÐ, bëi v× tiÕp ®iÓm ®éng vµ tÜnh cã h×nh d¹ng tiÕp xóc tr­ît dÔ bÞ mµi mßn. Bé khèng chÕ h×nh cam cã tÇn sè thao t¸c lín h¬n ( h¬n 1000 lÇn /h ), khèng chÕ ®­îc ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu vµ mét chiÒu c«ng suÊt lín ( tíi 200 KW )tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp xóc theo d¹ng l¨n, v× vËy ®­îc dïng réng r·i. ë c¸c bé khèng chÕ c«ng suÊt lín, mçi cÆp tiÕp ®iÓm cßn cã mét hép dËp hå quang riªng. C¸c th«ng sè kü thuËt c¬ b¶n cña bé khèng chÕ ®éng lùc lµ : - HÖ sè th«ng ®iÖn ( % ). - TÇn sè thao t¸c. - Dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cña bé khèng chÕ. - Träng l­îng cña bé khèng chÕ. Bé khèng chÕ chØ huy ®­îc s¶n xuÊt øng víi ®iÖn ¸p ®Õn 500V, c¸c tiÕp ®iÓm cã dßng ®iÖn lµm viÖc liªn tôc ®Õn 10 A ; dßng ®iÖn ng¾t mét chiÒu ë phô t¶i ®iÖn c¶m ®Õn 1,5A ë ®iÖn ¸p 220V. 6- TÝnh chän bé khèng chÕ. §Ó lùa chän bé khèng chÕ ng­êi ta c¨n cø vµo : a- Dßng ®iÖn cho phÐp ®i qua c¸c tiÕp ®iÓm ë chÕ ®é lµm viÖc liªn tôc vµ ë chÕ ®é lµm viÖc ng¾n h¹n lÆp l¹i ( tÇn sè thao t¸c trong mét giê ). Khi chän dßng ®iÖn I ®i qua tiÕp ®iÓm, ph¶i c¨n cø vµo c«ng suÊt ®Þnh møc P®m cña ®éng c¬ ®iÖn. *. §èi víi bé khèng chÕ ®iÖn mét chiÒu : A U P I dm ,102.1 3 Trong ®ã : - P®m lµ c«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu, KW - U lµ ®iÖn ¸p nguån cung cÊp, V. *. Đèi víi bé khèng chÕ ®iÖn xoay chiÒu : A U p I dm ,10 3 3,1 3   Trong ®ã : P®m lµ c«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu, KW. Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña bé khèng chÕ h×nh trèng cã c¸c cÊp 25,40,50,100,150,300A khi lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n. Cßn khi lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i th× dßng ®iÖn ®Þnh møc cã thÓ cao h¬n. b- §iÖn ¸p ®Þnh møc cña nguån cung cÊp. Khi t¨ng tÇn sè thao t¸c ta ph¸i chän dung l­îng cña bé khèng chÕ lín h¬n. Khi ®iÖn ¸p nguån thay ®æi, dung l­îng cña bé khèng chÕ còng ph¶i sö dông thay ®æi theo, ch¼ng h¹n mét bé khèng chÕ cã dung l­îng 100KW ë ®iÖn ¸p 380V, khi sö dông ë ®iÖn ¸p 220V th× chØ ®­îc dïng tíi c«ng suÊt 60KW. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 29 Bộ khống chế là khí cụ 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 đóng-cắt đồng thời nhiều mạch (điều khiển hoặc động lực hoặc cả điều khiển lẫn động lực) nhờ tay quay hay vô lăng quay để điều khiển một quá trình nào đó như mở máy, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều, hãm điện... Bộ khống chế được chia ra theo dòng điện một chiều hoặc xoay chiều và tuỳ theo cấu tạo còn có bộ khống chế hình trống hay bộ khống chế hình cam. Hình 1.23 trình bày nguyên lý cấu tạo một bộ khống chế hình trống. Tang trống 1 có trục quay 2 được quay từng vị trí nhờ vôlăng 3. Trên tang trống có gắn các đoạn vành trượt 4 (vành tiếp xúc động). Các vành này có thể được nối với nhau bằng thanh nối 6. Do vậy mà các má đồng tiếp xúc tĩnh 7 và 8 gắn trên thanh 11 có thể được nối liền mạch qua hai vành tiếp xúc động 4 và 5 ở một góc quay tương ứng nào đó. Vị trí quay được chỉ trên đĩa chia độ cố định 12. Hình 1-23. Bộ khống chế hình trống: a) Cấu tạo; b) Sơ đồ tiếp điểm. Sơ đồ nối tiếp điểm cho trên hình 5.14b. Các dấu chấm chỉ rõ vị trí của bộ khống chế mà các tiếp điểm tương ứng được nối thông. Những tiếp điểm không có dấu chấm thì các tiếp điểm bị mở. Ví dụ như trên hình 5.14b thì tiếp điểm 9,10 được nối thông tại các vị trí 3', 0, 1, 2 và 3. Bộ khống chế hình trống có kết cấu cồng kềnh, phức tạp và chương trình đóng-ngắt tiếp điểm không thay đổi được. Bộ khống chế hình cam khắc phục được một phần nhược điểm trên. Hình 1.24 cho kết cấu của một bộ khống chế hình cam. Bộ khống chế hình cam là một chồng các đĩa cam 3 có cùng một trục quay vuông 4. Các đĩa cam có các biên dạng cam khác nhau tuỳ theo chương trình đóng-cắt. Khi quay trục 4, đĩa cam 3 tiếp xúc với bánh lăn 6. Bánh lăn 6 luôn tỳ sát vào đĩa cam 3 nhờ lực ép của lò xo 5 thông qua cần 7 có trục quay 8. Ở phần khuyết của cam 3 thì tiếp điểm động 2 tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh 1 và mạch ab được nối thông. Ở phần lồi của cam 3 thì bánh lăn 6 bị đẩy sang phải, nén lò xo 5 và hai tiếp điểm 1, 2 rời xa nhau. Mạch ab bị cắt. Bộ khống chế hình cam có tần số đóng cắt lớn (vài ngàn lần/giờ) hơn bộ khống chế hình trống (vài trăm lần/giờ) và thao tác dứt khoát hơn bộ khống chế hình trống do lực tiếp xúc khỏe hơn. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 30 Lựa chọn một 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 ngắn hạn lặp lại (liên quan đến tần số đóng-cắt/giờ). Trị số dòng điện của tiếp điểm bộ khống chế động lực thường được chọn với hệ số dự trữ là 1,2 đối với dòng điện một chiều: Hình 1.24- Bộ khống chế hình cam. Trong đó: P là công suất động cơ điện (kW), U là điện áp định mức nguồn cung cấp. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 30 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh CHƯƠNG 2: TỰ ĐỘNG KHỐNG CHẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN §2-1. Những vấn đề chung về hệ thống trang bị điện - tự động hoá các máy sản xuất I. Khái quát về hệ thống trang bị điện - tự động hoá các máy sản xuất 1. Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống TBĐ -TĐH các máy sản xuất a. Chức năng: * Hệ thống TBĐ-TĐH các máy sản xuất là tổng hợp các thiết bị điện được lắp ráp theo một sơ đồ phù hợp nhằm đảm bảo cho các máy sản xuất thực hiện nhiệm vụ sản xuất * Hệ thống TBĐ-TĐH các máy sản xuất giúp cho việc - Nâng cao năng suất máy - Đảm bảo độ chính xác gia công - Rút ngắn thời gian máy - Thực hiện các công đoạn gia công khác nhau theo một trình tự cho trước. * Hệ thống TBĐ-TĐH cần có: - Các thiết bị động lực - Các thiết bị điều khiển - Các phần tử tự động Nhằm tự động hoá một phần hoặc toàn bộ các quá trình sản xuất của máy, hệ thống TBĐ-TĐH sẽ điều khiển các bộ phận công tác thực hiện các thao tác cần thiết với những thông số phù hợp với quy trình sản xuất. b. Nhiệm vụ của hệ thống TBĐ-TĐH: * Nhận và biến đổi năng lượng điện thành dạng năng lượng khác để thực hiện nhiệm vụ sản xuất thông qua bộ phận công tác * Khống chế và điều khiển bộ phận công tác làm việc theo trình tự cho trước với thông số kỹ thuật phù hợp. * Góp phần nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả của quá trình sản xuất, giảm nhẹ điều kiện lao động cho con người. * Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình sản xuất. 2. Kết cấu của hệ thống TBĐ-TĐH: a. Phần thiết bị động lực: Là bộ phận thực hiện việc biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng cần thiết cho quá trình sản xuất. Thiết bị động lực có thể là: * Động cơ điện * Nam châm điện, li hợp điện từ trong các truyền động từ động cơ sang các máy sản xuất hay đóng mở các van khí nén, thuỷ lực... * Các phần tử đốt nóng trong các thiết bị gia nhiệt... * Các phần tử phát quang như các hệ thống chiếu sáng... Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 31 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh * Các phần tử R, L, C, để thay đổi thông số của mạch điện để làm thay đổi chế độ làm việc của phần tử động lực b. Thiết bị điều khiển: Là các khí cụ đóng cắt, bảo vệ, tín hiệu nhằm đảm bảo cho các thiết bị động lực làm việc theo yêu cầu của máy công tác. Các trạng thái làm việc của thiết bị động lực được đặc trưng bằng: - Tốc độ làm việc của các động cơ điện hay của máy công tác - Dòng điện phần ứng hay dòng điện phần cảm của động cơ điện - Mômen phụ tải trên trục động cơ... Tuỳ theo quá trình công nghệ yêu cầu mà động cơ truyền động có các chế độ công tác khác nhau. Khi động cơ thay đổi chế độ làm việc, các thông số trên có thể có giá trị khác nhau. Việc chuyển chế độ làm việc của động cơ truyền động được thực hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển. Như vậy: Hệ thống khống chế truyền động điện là tập hợp các khí cụ điện và dây nối được lắp ráp theo một sơ đồ nào đó nhằm đáp ứng việc việc điều khiển, khống chế và bảo vệ cho phần tử động lực trong quá trình làm việc theo yêu cầu công nghệ đặt ra. II. Chức năng, yêu cầu của hệ thống khống chế truyền động điện. 1. Các chức năng của hệ thống khống chế truyền động điện a. Đóng cắt: Là quá trình đưa phần tử động lực vào hoặc ra khỏi mạch điện để thay đổi trạng thái làm việc của hệ thống truyền động Chức năng đóng cắt do các khí cụ đóng cắt thực hiện Các thiết bị đóng cắt bao gồm: - Cầu dao, áp tômát - Côngtăctơ, khởi động từ - Nút ấn, công tắc hành trình - Bộ khống chế chỉ huy hay động lực..... Kết quả hoạt động của quá trình đóng cắt sẽ đưa hệ thống động lực đến trạng thái làm việc mới trong đó có ít nhất một thông số đặc trưng của hệ thống động lực nhận giá trị mới. b. Khống chế: Nhằm đảm bảo cho quá trình đóng cắt xảy ra đúng thời điểm, đúng trình tự yêu cầu. Nhờ chức năng khống chế của hệ thống mà thiết bị động lực sẽ làm việc với tốc độ, dòng điện, mô men,thời gian, trình tự theo yêu cầu của quy trình công nghệ đòi hỏi. Chức năng khống chế do các khí cụ khống chế thực hiện Các khí cụ khống chế bao gồm: - Các loại rơle như rơle điện áp, dòng điện, tốc độ, thời gian - Công tắc hành trình Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 32 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh - Các phần tử tự động như đát trích nhiệt độ, đát trích kiểm tra kích thước, áp suất,... Các khí cụ khống chế đóng vai trò là các phần tử tín hiệu, còn các khí cụ đóng cắt là phần tử chấp hành. c. Bảo vệ: Nhằm đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị trong quá trình sản xuất. Chức năng bảo vệ do các khí cụ bảo vệ thực hiện. Các khí cụ bảo vệ bao gồm cầu chì, áp tômat, rơ le nhiệt, rơle dòng điện, điện áp, công tắc cực hạn.... 2. Các yêu cầu của hệ thống khống chế truyền động điện: a. Phù hợp nhất với quy trình công nghệ: Đây là yêu cầu quan trọng nhất của hệ thống khống chế vì hệ thống khống chế được hình thành từ yêu cầu công nghệ. Một hệ thống khống chế được gọi là "phù hợp nhất với quy trình công nghệ" phải có các đặc điểm sau: - Động cơ điện truyền động phải có đặc tính cơ và đặc tính điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất mà nó dẫn động - Động cơ phải có được các chế độ công tác cần thiết đáp ứng được đòi hỏi của máy công tác. Khi đó hệ thống truyền động sẽ được khai thác triệt để nhất về mặt công suất, hiệu suất, nâng cao được hiệu quả kinh tế- kỹ thuật của phương án lựa chọn. b. Kết cấu đơn giản, tác động tin cậy: Tính đơn giản được thể hiện: - Kết cấu của thiết bị đơn giản. - Sử dụng ít chủng loại thiết bị. Số lượng thiết bị là ít nhất. - Số lượng và chiều dài dây nối là ít nhất. Tính tin cậy được thể hiện: - Thiết bị phải có thống số và đặc tính làm việc ít biến đổi theo thời gian và điều kiện môi trường - Thiết bị co tuổi thọ về cơ, điện, tần số đóng cắt phù hợp với đặc tính của máy công tác. c. Thuận tiện, linh hoạt trong điều khiển: Tính linh hoạt: Một hệ thống điều khiển được coi là linh hoạt khi nó nhanh chóng và dễ dàng: - Chuyển từ chế độ điều khiển bằng tay sang điều khiển tự động, bán tự động và ngược lại. - Chuyển từ khối làm việc sang khối dự phòng và ngược lại. - Chuyển từ quy trình làm việc này sang quy trình làm việc khác. Tính thuận tiện: Tính thuận tiện trong điều khiển nghĩa là: - Từ một chỗ có thể điều khiển được nhiều đối tượng. - Từ nhiều chỗ điều khiển được một đối tượng. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 33 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh d. Đơn giản cho kiểm tra và phát hiện sự cố: Quá trình hoạt động của hệ thống kỹ thuật nói chung cũng như hệ thống truyền động điện nói riêng có thể xảy ra các chế độ làm việc không mong muốn hoặc sự cố. Các chế độ này thường gây thiệt hại về nhiều mặt. Do đó khi xuất hiện các chế độ này cần nhanh chóng loại bỏ để giảm thiểu những thiệt hại do chúng mang lại. Việc thiết kế và xây dựng hệ thống phải làm sao cho cho nhân viên vận hành có các xử lý đúng đắn trong quá trình làm việc đồng thời giúp cho nhân viên sửa chữa thuận tiện cho việc bảo dưỡng, thay thế và nhanh chóng phát hiện ra các phần mạch bị sự cố Khi thiết kế và xây dựng hệ thống nên bố trí thiết bị theo các quy tắc: * Bố trí thiết bị thành nhóm theo từng cụm chức năng của sơ đồ * Các nhóm khác nhau được cung cấp từ cầu dao, cầu chì riêng * Các cụm quan trọng phải có tín hiệu báo về tình trạng làm việc bình thường hay sự cố của chúng bằng âm thanh, ánh sáng * Các thiết bị phải thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng phải được bố trí ở chỗ thuận tiện cho xem xét, tháo lắp thay thế, sửa chữa * Đặt ký hiệu và số hiệu đầu nối của dây dẫn * Sử dụng các dây dẫn với màu sắc khác nhau e.Tác động phân minh lúc bình thường cũng như khi có sự cố: Hoạt động của mạch phải tốt cả khi vận hành bình thường cũng như khi có sự cố. Không được tạo ra các mạch giả khi có sự hoạt đông không bình thường của mạch. Mạch phải được thiết kế đảm bảo sao cho khi nhân viên vận hành tthao tác nhầm, không để gây ra sự cố. g. Kích thước và giá thành nhỏ nhất Kích thước và giá thành của hệ thống điều khiển ảnh hưởng đáng kể đến kích thước và giá thành của máy. Do đó việc tính toán, thiết kế hệ thống truyền động phải được chú trọng nhưng phải đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật, chắc chắn và tính mỹ thuật cho cả máy h. An toàn và các yêu cầu khác An toàn cho người và thiết bị trong quá trình khai thác, vận hành thiết bị là yêu cầu quan trọng. Khi thiết kế và xây dựng hệ thống cần dự kiến đến các chế độ làm việc xấu và sự cố để có các phương án bảo vệ cần thiết, đồng thời phải có các biện pháp đảm bảo an toàn cho người vận hành và những người liên quan. Ngoài các biện pháp kỹ thuật phải có cả các biện pháp quản lý như hệ thống biển báo, biển cấm đối với những khu vực hoặc những thiết bị có nguy cơ gây mất an toàn cho người và thiết bị Ngoài ra cón các yêu cầu phụ như yêu cầu về môi trường làm việc (khói bụi, hóa chất ăn mòn, phòng chống cháy nổ ) từ đó lựa chọn thiết bị điện theo đúng yêu cầu làm việc. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 34 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh III. Các loại sơ đồ điện: a. Sơ đồ khai triển: Là sơ đồ thể hiện đâỳ đủ tất cả các phần tử của mạch điện. Trong sơ đồ này các máy điện, khí cụ điện được thể hiện dưới dạng khai triển, trong đó vị trí của các chi tiết, phần tử của máy điện, khí cụ điện trên sơ đồ không xét đến vị trí tương quan thực tế của chúng, mà chỉ xét đến vị trí thực hiện chức năng của nó. Ví dụ: Côngtăctơ gồm các bộ phận chính là cuộn dây (cuộn hút), các tiếp điểm chính, các tiếp điểm phụ thường mở, thường kín....Mỗi chi tiết có một chức năng riêng. - Cuộn hút: quyết định đến trạng thái làm việc của công tắc tơ. Khi cuộn hút có điện (và đủ trị số tác động) nó sẽ mở các tiếp điểm thường kín, đóng các tiếp điểm thường hở. Như vậy vị trí của cuộn hút là ở mạch điều khiển. - Các tiếp điểm chính: Để cho dòng điện cấp cho động cơ chạy qua. Vậy vị trí của chúng là ở mạch điện cấp cho động cơ hay còn gọi là mạch động lực. - Các tiếp điểm phụ tuỳ thuộc nó điều khiển đối tượng nào thì vị trí của chúng sẽ được vẽ ở trong mạch cấp điện cho đối tượng đó như tiếp điểm tự giữ là tiếp điểm cấp điện cho cuộn hút của công tắc tơ nên nó được vẽ trong mạch cuộn dây công tăc tơ.... - Tiếp điểm thường hở của công tắc tơ là tiếp điểm mà ở trạng thái cuộn dây không có điện hoặc có mà không đủ để hút mạch từ (trạng thái thường) nó ở trạng thái ngắt mạch điện. Khi cuộn dây có dòng điện (đủ trị số) chạy qua, ta nói cuộn dây có điện, thì tiếp điểm sẽ đóng lại - Tiếp điểm thường kín thì ngược lại, khi cuộn dây không có điện (hoặc có nhưng không đủ hút) nó ở trạng thái kín mạch. Khi cuộn dây tác động, thiếp điểm thường kín sẽ mở ra. Trên sơ đồ khai triển thiết bị điện được biểu diễn ở trạng thái thường, nghĩa là trạng thái thiết bị không chịu tác động về cơ, điện, nhiệt, quang. Ví dụ: - Cầu dao điện, công tắc, áp tô mát vẽ ở trạng thái hở mạch điện (không có tác động cơ học - tay người tác động vào để đóng mạch điện. - Rơ le, công tắc tơ vẽ ở trạng thái cuộn dây không có điện, tiếp điểm thường hở ở trạng thái hở mạch điện, tiếp điểm thường kín ở trạng thái đóng mạch điện. . .... Sơ đồ khai triển gồm 2 phần mạch là: Mạch động lực: cấp điện cho động cơ qua cầu dao, cầu chì, tiếp điểm chính của côngtăctơ... vẽ bằng nét đậm. Mạch điều khiển: gồm các nút ấn điều khiển, công tắc hành trình, cuộn dây các rơle, công tăc tơ, các tiếp điểm phụ... vẽ bằng nét mảnh. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 35 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh Tên của các thiết bị điện được đặt theo nhiệm vụ của nó và viết tắt bằng các chữ cái bên cạnh, phía trên bên phải.Tất cả các chi tiết của cùng một thiết bị đều có cùng tên gọi. (cuộn dây K, tiếp điểm K. Rơle RH, tiếp điểm RH...) Các điểm nối phải đánh số thứ tự để thuận lợi cho việc sử dụng sơ đồ, dễ lắp ráp... b. Sơ đồ nguyên lí: Là một dạng của sơ đồ khai triển đơn giản hoá nhằm giúp người đọc hiểu được nguyên lí làm việc của sơ đồ hoặc của một khâu nào đó của hệ thống tự động. Trong sơ đồ nguyên lí chỉ để lại các mạch chính biểu thị máy điện, các khí cụ điện có thể nêu được nguyên lí làm việc của sơ đồ. Những chi tiết, phần tử không liên quan đến nguyên lý làm việ cuả sơ đồ thì không cần vẽ. Ví dụ cầu dao, cầu chì, cuộn dây kích từ của máy điện một chiều kích thích độc lập.... c. Sơ đồ lắp ráp: Là sơ đồ giới thiệu vị trí lắp đặt thực tế của thiết bị điện trong tủ điều khiển và ở các bộ phận khác của máy, chỉ rõ đường dây nối giữa các khí cụ, thiết bị, kể cả tiết diện của dây dẫn và số hiệu của nó. Các thiết bị của máy được bố trí tại 3 nơi: Động cơ điện, rơ le tốc độ, áp tômat, công tăc hành trình...được bố trí tại máy. Các khí cụ tự động như rơ le điện áp, dòng điện, côngtăctơ, khởi động từ, biến áp chỉnh lưu... đặt trong tủ điện. Các khí cụ cần quan sát như các loại đồng hồ chỉ thị, các đèn tín hiệu, nút ấn, các khoá điều khiển... bố trí trên bảng điện. Sơ đồ lắp ráp phải vẽ theo một tỉ lệ xích nhất định, phải ghi rõ kích thước của bản điện, tủ điện, kích thước của khí cụ điện... Các đầu dây ở từng khối đều được đánh số thống nhất với sơ đồ nguyên lí. Các dây dẫn đi theo một chiều được bó thành một bó... Sơ đồ lắp ráp dùng cho lắp ráp hoặc sửa chữa khi có hỏng hóc. d. Bảng kí hiệu các chi tiết, phần tử của thiết bị điện trên sơ đồ nguyên lý. Khi xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch điện, cần tuân thủ các ký hiệu thể hiện của các chi tiết, phần tử của thiết bị điện trên sơ đồ. Bảng ký hiệu sau giới thiêu một số ký hiệu thường dùng trong các sơ đồ nguyên lý mạch điện trang bị điện tự động hóa cácmáy sản xuất. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 36 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh TT Tên gọi Ký hiệu 1. Động cơ điện một chiều a/ Kích từ độc lập b/ Kích từ nối tiếp c/ Kích từ song song d/ Kích từ hỗn hợp 2. Động cơ điện xoay chiều a/ Không đồng bộ rotor lồng sóc b/ Không đồng bộ rotor dây quấn c/ Động cơ đồng bộ 3. Máy biến áp đo lường 4. Máy biến dòng 5. áp tô mat a/ Một cực ; b/ Hai cực; c/ Ba cực 6. Cầu dao a/ Một cực ; b/ Hai cực; c/ Ba cực 7. Cầu chì 8. Rơ le, công tăc tơ kiểu điện từ a/ Cuộn dây; b/ Tiếp điểm thường hở c/ Tiếp điểm thường kín 9. Rơ le nhiệt a/ Phần tử phát nóng; b/ Tiếp điểm 10. Rơ le thời gian a/ Tiếp điểm thường hở, đóng chậm b/ Tiếp điểm thường hở, mở chậm c/ Tiếp điểm thường kín, đóng chậm d/ Tiếp điểm thường kín, mở chậm 11. Nút ấn a/ Đơn, tiếp điểm thường hở b/ Đơn, tiếp điểm thường hở Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 37 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh c/ Nút ấn kép (1 TĐ hở, 1TĐ kín) 12. Công tăc hành trình a/ Đơn, tiếp điểm thường hở b/ Đơn, tiếp điểm thường hở c/ Kép (1 tiếp điểm hở, 1TĐ kín) 13. Bộ khống chế chỉ huy Số hàng biểu thị số tiếp điểm Số cột biểu thị vị trí của tay gạt điều khiển Dấu chấm biểu thị trạng thái đóng của tiếp điểm ở vị trí đó của tay gạt 14. Bóng đèn tín hiệu 15. Chuông điện 16. Còi điện 17. Cầu chỉnh lưu 1 pha §2-2: CÁC NGUYÊN TẮC KHỐNG CHẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN I. Khái niệm về khống chế truyền động điện Các chế độ làm việc của hệ thống truyền động điện được đặc trưng bằng các thông số: - Tốc độ của động cơ điện truyền động hoặc tốc độ của cơ cấu sản xuất. - Dòng điện phần ứng của đông cơ- là thành phần sinh mô men quay của động cơ. - Mô men điện từ do động cơ sinh ra hoặc mô men cản của cơ cấu sản xuất trên trục động cơ. Mối quan hệ giữa các đại lượng này được biểu diễn bằng các phương trình đặc tính tốc độ và phương trình đặc tính cơ. Khi động cơ làm việc ổn định, ứng với một trị số phụ tải trên trục động cơ ta có các cặp thông số (n,M) hoặc (n,I) xác định. Khi động cơ chuyển đổi từ chế độ xác lập này sang chế độ xác lập khác, các thông số trên sẽ nhận giá trị mới sau một thời gian chuyển đổi chế độ làm việc. Thời gian đó được gọi là thời gian quá độ của hệ thống truyền động. Như vậy các thông số n, M, I sẽ biến đổi theo thời gian với quy luật được xác định bằng các bài toán quá trình quá độ. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 38 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh Bằng các bài toán truyền động điện ở chế độ xác lập và chế độ quá độ ta biết được các quy luật biến đổi của các thông số sao cho sự chuyển đổi chế độ làm việc là có lợi nhất. Dựa vào các quy luật biết trước ta có thể tác động vào hệ thống bằng cách thay đổi tham số của mạch điện cấp cho động cơ điện dẫn đến động cơ sẽ chuyển đổi chế độ làm việc với các quy luât như mong muốn. Như vậy, khống chế truyền động điện thực chất là việc thay đổi thông số của mạch điện cấp cho động cơ theo một quy luật nào đó để làm thay đổi chế độ làm việc của động cơ như yêu cầu Quá trình khống chế hệ thống truyền động điện bao gồm:  Tự động điều khiển quá trình mở máy là quá trình đưa tốc độ động cơ từ n = 0 đến tốc độ làm việc nào đó theo yêu cầu của máy sản xuất sao cho dòng điện mở máy nhỏ, mô men mở máy lớn. Nói một cách khác phải khống chế được quá trình mở máy theo quy luật đã được tính sẵn.  Tự động điều khiển quá trình làm việc. Trong quá trình làm việc động cơ truyền động phải có được các chế độ làm việc theo yêu cầu của cơ cấu sản xuất, có thể phải duy trì một thông số nào đó theo một quy luật cho trước như duy trì tốc độ không đổi hoặc biến đỏi theo quy luật, theo trình tự tính sẵn.  Tự động điều khiển quá trình hãm và dừng máy. Các quá trình hãm dừng máy thường nhằm đẩy nhanh quá trình dừng máy để nâng cao năng suất máy. Các chế đọ hãm dừng thường kéo theo sự tiêu phí năng lượng và làm đốt nóng động cơ điện. Phải điều khiển quá trình này nhằm hãm dừng máy hiệu quả nhất và tiêu tốn năng lượng ít nhất. II. Khống chế truyền động điện theo thời gian. 1. Nội dung nguyên tắc khống chế theo thời gian Các thông số n; M; I đặc trưng cho chế độ công tác của hệ truyền động. Khi động cơ chuyển chế độ làm việc thì chúng thay đổi từ giá trị này sang giá trị khác và biến đổi theo thời gian với một quy luật nào đó. Dựa vào các bài toán truyền động điện (quá trình quá độ)  tính được các giá trị chuyển đổi n; M; I,tại đó quá trình chuyển đổi là tối ưu nhất. Ứng với các giá trị chuyển đổi của tốc độ, dòng điện, mô men, có thời gian chuyển đổi tương ứng. Thời điểm tại đó cần tác động để thay đổi tham số mạch điện cấp cho động cơ làm chuyển đổi chế độ làm viẹc được gọi là thời điểm chuyển đổi. Để khống chế được các chế độ làm việc của hệ thống truyền động điện theo nguyên tắc thời gian, trong hệ thống điều khiển phải có thiết bị tín hiệu để đo các khoảng thời gian và tại các thời điểm tính toán sẵn, thiết bị tín hiệu sẽ điều khiển phần tử đóng cắt thực hiện việc đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống các phần tử cần thiết (R, L, C...) để làm thay đổi tham số mạch điện dẫn đến thay đổi chế độ làm việc của động cơ Phần tử tín hiệu được sử dụng là rơle thời gian. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 39 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh 2. Sơ đồ ứng dụng: Ta hãy xét sơ đồ khống chế quá trình khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập qua 2 cấp điện trở phụ. Để đảm bảo an toàn cho cuộn dây phần ứng của động cơ khi khởi động, cần phải hạn chế trị số dòng điện phần ứng trong thời gian khởi động không vượt quá trị số lớn nhất cho phép. Mặt khác khi tốc độ động cơ tăng lên, dòng điện phần ứng giảm làm giảm gia tốc của quá trình khởi động. Do đó người ta trong quá trình khởi động cần phải loại bỏ dần các điện trở phụ cho đến khi tốc độ động cơ bằng với tốc độ làm việc. Quá trình khởi động của động cơ qua 2 cấp điện trở phụ được mô tả qua các đặc tính tĩnh (chế độ xác lập) và đặc tính động như hình vẽ 1-1. Trên đường đặc tính tĩnh (1-1a) quá trình khởi động đi theo các đoạn thẳng a-b-c-d-e-A. A là điểm làm việc của động cơ (kết thúc quá trình khởi động). a) Đặc tính tốc độ b) Đặc tính động Hình 2-1: Các đặc tính khởi động của động cơ qua 2 cấp điện trở phụ Trên đặc tính động, tốc độ của động cơ biến đổi theo thời gian qua các giai đoạn: - Từ (0 - t1) - động cơ khởi động với 2 điện trở phụ. Tại thời điểm t1 điện trở phụ thứ nhất bị ngắn mạch. - Từ (t1 - t2) - động cơ khởi động với điện trở phụ còn lại. Tại thời điểm t2 điện trở phụ thứ 2 bị ngắn mạch. - Thời gian khống chế khởi động được tính đến khi điện trở phụ cuối cùng bị lọai bỏ. a. Giới thiệu sơ đồ: Hình 2-2: Sơ đồ nguyên lý mạch điện khống chế khởi động động cơ một chiều kích thích độc lập qua 2 cấp điện trở phụ lhống chế theo thời gian. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 40 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh Các phần tử của sơ đồ bao gồm: - Phần ứng của động cơ Đ. - Cuộn kích từ động cơ CKĐ - Các điện trở phụ khởi động 1R, 2R. - Rơ le dòng điện bảo vệ mất từ thông kích từ động cơ. - Các rơ le thời gian RTZ1, RTZ2 để khống chế các quá trình khởi động. - Công tăc tơ làm việc K để nối phần ứng động cơ vào nguồn điẹn. - Các công tăc tơ khởi động K1, K2 để ngắn mạch các điện trở 1R, 2R tại các thời điểm cần thiết. - Các nút ấn điều khiển khởi động và dừng máy M, D. b. Hoạt động của sơ đồ Để khởi động động cơ, đóng điện vào mạch động lực và điều khiển. Qua cuộn kích từ CKT và rơ le dòng điện RTT có dòng điện kích từ cho động cơ. Nếu dòng điện kích từ đủ, RTT tác động đóng tiếp điểm của nó trong mạch cuộn dây công tăc tơ K, cho phép động cơ khởi động. Đồng thời rơ le thời gian RTZ1 có điện, tiếp điểm thường kín của nó mở làm các công tăc tơ K1, K2 không có điện vào thời điểm trước khi khởi động, các tiếp điểm K1, K2 mở làm các điện trở 1R, 2R được nối vào mạch phần ứng động cơ. Ấn nút khởi động M, công tăc tơ K có điện. Tiếp điểm thường kín K mở là RTZ1 mất điện, đồng thời các tiếp điểm thường mở K đóng lại để động cơ khởi động và duy trì dòng cấp điện cho động cơ. Do tiếp điểm RTZ đóng chậm nên các công tắc tơ K1, K2 vẫn chưa có điện, động cơ khởi động với 2 điện trở phụ trong mạch phần ứng. Khi có dòng điện qua điện trở 2R, tạo ra sụt áp làm RTZ2 tác động, mở tiếp điểm của nó đảm bảo trình tự khởi động. Sau thời gian chỉnh định của RTZ1(đến thời điểm t1), tiếp điểm thường kín RTZ1 đóng lại, công tăc tơ K1 có điện, đóng tiếp điểm K1, điện trở 1R bị nối ngắn mạch. Động cơ tiếp tục khởi động với điện trở phụ 2R. Khi điện trở 1R bị ngắn mạch, rơ le RTZ2 mất điện, Sau thời gian chỉnh định của RTZ2, tiếp điểm của nó đóng lại, công tăc tơ K2 có điện, điện trở 2R bị ngắn mạch, động cơ tăng tốc đến tốc độ làm việc, kết thúc quá trình khởi động. 3. Nhận xét về nguyên tắc khống chế theo thời gian: * Khi dùng nguyên tắc khống chế theo thời gian thì có các yếu tố như MC,J,U, R, L, C của mạch phải đúng với điều kiện tính toán. Nếu không thì tại các thời điểm chuyển đổi giá trị của n, M, I thực tế của động cơ sẽ không đúng với giá trị tính toán dẫn đến việc động cơ chuyển chế độ làm việc không đúng với yêu cầu. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 41 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh * Ưu điểm: có thể điều chỉnh được thời gian theo tính toán độc lập với thông số của hệ thống động lực, có thể điều chỉnh được thời gian chỉnh định của rơle cho phù hợp với thông số thực tế của hệ. * Thiết bị của sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy * Rơ le thời gian có thể dùng cho bất kì loại động cơ với công suất nào do đó rất thuận tiện và có tính kinh tế cao và được sử dụng rất rộng rãi. I-2-3. Khống chế truyền động điện theo tốc độ. 1. Nội dung nguyên tắc: - Tốc độ động cơ truyền động hoặc tốc độ của cơ cấu sản xuất là thông số đặc trưng quan trọng xác định trạng thái của hệ truyền động điện, do đó dựa vào thông số này để khống chế hệ thống truyền động điện. - Trong mạch điều khiển phải có phần tử thụ cảm được tốc độ làm việc của động cơ gọi là rơle tốc độ. - Khi tốc độ đạt được giá trị đặt đã tính toán trước thì rơle tốc độ phát tín hiệu đến phần tử chấp hành để chuyển trạng thái làm việc của hệ thống truyền động điện đến trạng thái mới yêu cầu. - Đối với động cơ động cơ điện một chiều khi vận hành vớ từ thông là hằng số, có thể gián tiếp kiểm tra tốc độ thông qua sức điện động của động cơ. - Với động cơ xoay chiều rotor dây quấn có thể khống chế tốc độ thông qua s.đ.đ hoặc tần số dòng điện rotor. 2. Các khâu khống chế theo nguyên tắc tốc độ: a. Khởi động động cơ một chiều qua 2 cấp điện trở phụ: Hình 2-3: Sơ đồ nguyên lý khâu khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập qua 2 cấp điện trở phụ, khống chế theo nguyên tắc tốc độ Các phần tử của sơ đồ: Các rơ le gia tốc 1G, 2G vừa là phần tử tín hiệu, vừa là phần tử chấp hành. Điện áp đặt lên các rơ le này phụ thuộc vào tốc độ của phần ứng động cơ. Tại thời điểm ban đầu của quá trình khởi động, điện áp đặt lên các rơ le 1G, 2G: Uhút1 = Ce..n + I.(Rư +2R) = U - I.1R Uhút2 = Ce..n + I.Rư = U - I.(1R+2R) Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 42 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh Tại thời điểm ban đầu của quá trình khởi động, EĐ = 0, URG  0, các điện trở phụ được nối vào mạch phần ứng động cơ động cơ khởi động với 2 điện trở phụ. Khi tốc độ động cơ đạt n1 (đã được chỉnh định), điện áp đặt lên 1G là: hutue URrInCU  )2(. 21 1G tác động, ngắn mạch 1R. Động cơ tiếp tục tăng tốc với điện trở 2R. Tương tự, khi tốc độ động cơ là n2 công tăc tơ 2G tác động ngắn mạch điện trở 2R để động cơ tăng tốc đến tốc độ làm việc. b. Hãm ngược động cơ một chiều theo nguyên tắc tốc độ: Khi hãm ngược động cơ một chiều, dòng điện hãm rất lớn do sức điện động động cơ và điện áp phần ứng cùng dấu nên cần phải tăng thêm điện trở phụ trong mạch phần ứng. Yêu cầu của sơ đồ là khi khởi động, chỉ có 2 điện trở được nói vào mạch, khi đảo chiều quay (động cơ hãm ngược rồi khởi động theo chiều ngược lại), cả 3 điện trở phải được nối vào mạch phần ứng động cơ. Hình 2-4: Sơ đồ nguyên lý khâu hãm ngược động cơ một chiều kích từ độc lập khống chế theo tốc độ Các phần tử của sơ đồ: - Các điện trở khởi động Rkđ1, Rkđ2. - Điện trở hãm RH. - Các rơ le hãm RH1, RH2, điện áp đặt lên các rơ le này phụ thuộc vào tốc độ động cơ Từ yêu cầu của mạch, cần xác định điều kiện chọn của các rơ le hãm. Điện áp đặt lên rơ le khi khởi động là: rơle tác động, ngắn mạch điện trở Rh, động cơ khởi động qua 2 điện trở phụ. Trị số điện trở Rx và điện áp hút của RH được xác định theo dòng điện cho phép khi hãm lúc đó URH = 0 ( . . ). . (1 )e x x xRH x hut U C n R R R U U I R U U U U U R R R               Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 43 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh Điện áp đặt lên rơ le khi hãm ứng với dòng điện hãm không vượt quá trị số cho phép là: Xác định trị số điện trở Rx và điện áp hút của rơ le theo trị số cho phép của dòng điện. URH = U - Icp.Rx = 0 Hay Rx = U/Icp. 3. Đánh giá nguyên tắc khống chế theo tốc độ: * Ưu điểm: sử dụng thiết bị sử dụng đơn giản, rẻ tiền, mạch động lực và điều khiển đều có kết cấu chắc chắn, dễ lắp đặt, kiểm tra, thay thế sửa chữa. Thiết bị điều khiển có thể là côngtăctơ mắc trực tiếp vào phần ứng mà không cần qua rơle. * Nhược điểm: thời gian quá độ phụ thuộc vào MC, J, điện áp lưới... Các côngtăctơ gia tốc có thể không làm việc vì điện áp lưới giảm, vì quá tải, dẫn đến dòng điện quá độ lớn chạy qua các điện trở hoặc qua phần ứng lâu làm cháy điện trở, cháy động cơ... * Thông thường nguyên tắc tốc độ được dùng để khống chế quá trình hãm. III. Khống chế truyền động điện theo dòng điện. 1. Nội dung nguyên tắc: - Dòng điện trong mạch phần ứng động cơ xác định trạng thái mang tải của động cơ cũng như phản ánh trạng thái khởi động hay hãm của động cơ. - Trong các quá trình khởi động hay hãm dòng điện cần phải nhỏ hơn một trị số cho phép. - Trong quá trình làm việc cũng cần duy trì dòng điện ở một trị số nào đó theo yêu cầu của quá trình công nghệ Như vậy ta cần có các rơle dòng điện hoặc các thiết bị làm việc có tín hiệu đầu vào là dòng điện để khống chế hệ thống theo các yêu cầu nói trên. Khi dòng điện phần ứng đạt giá trị ngưỡng xác định có thể điều chỉnh được của nó thì nó sẽ phát tín hiệu điều khiển hệ thống chuyển đến trạng thái làm việc yêu cầu. 2. Sơ đồ ứng dụng: a. Khâu khởi động động cơ một chiều kích thích nối tiếp dùng một điện trở phụ trong mạch phần ứng: Hình 2-5: Khâu khởi động động cơ một chiều kích từ nối tiếp, khống chế theo dòng điện Rơ le dòng điện RI được chọn theo các điều kiện: Dòng điện tác động (dòng điện hút) Itđ < I1. ( . . ). 2 . 2 (1 ) 0e x x xRH x U C n R R R U U I R U U U U R R R               Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 44 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh Hình 2-6: Khâu khởi động động cơ rotor dây quấn Dòng điện nhả Inha < I2. I1, I2 được xác định từ điều kiện khởi động. Rơ le RK được gọi là rơ le khoá, được chọn theo điều kiện: thời gian tác động riêng của RK lớn hơn thời gian tác động riêng của RI. Kết hợp các điều kiện chọn của RI, RK đảm bảo cho điện trở phụ được tham gia vào quá trình khởi động. Hoạt động của sơ đồ: Khi ấn nút M, động cơ được nối vào mạch qua điện trở phụ. Khi tốc độ động cơ tăng, dòng điện phần ứng giảm. Đến trị số nhả của RI, tiếp điểm thường kín RI đóng, công tắc tơ K1 có điện, ngắn mạch điện trở phụ để động cơ tăng tốc đến tốc độ làm việc. b.Khâu mở máy động cơ rotor dây quấn dùng điện trở phụ mạch rotor: Khởi động nối thêm điện trở phụ vào mạch rotor là phương pháp khởi động cơ bản đối với động cơ rotor dây quấn. Phương pháp này có ưu điểm là mô men khởi động lớn, dòng điện khởi động nhỏ. Khi tốc độ động cơ tăng lên, dòng điện, mô men đọng cơ giảm, do đó phải loại bỏ dần điện trở phụ nối trong mạch rotor cho đến khi kết thúc quá trình khởi động. Các rơ le dòng điện RI1, RI2 được chọn theo các điều kiện: - Dòng điện tác động Itđ < I1. - Dòng điện nhả Inha < I2. - I1, I2 được xác định từ điều kiện khởi động. - Rơ le khoá RK. Hoạt động của sơ đồ: Khi ấn nút M, công tắc tơ K có điện, các rơ le RI1, RI2 tác đông. Động cơ khởi động với 2 điện trở phụ. Khi dòng điện rotor giảm đến trị số nhả của RI1, làm K1 có điện, điện trở rf1 bị ngắn mạch. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 45 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh Động cơ tiếp tục khởi động với rf2. Khi dòng điện rotor giảm đến trị số nhả của RI2, K2 tiếp tục tác động loại bỏ rf2 để động cơ tăng tốc đến tốc độ làm việc. Để đảm bảo cho trình tự khởi động, thường chọn dòng điện nhả của RI2 nhỏ hơn RI1 khoảng 5%. c. Khống chế quá trình hãm ngược động cơ rotor dây quấn: Khi đảo chiều quay động cơ dòng điện hãm ngược rất lớn, do đó phải đưa điện trở phụ vào mạch rotor với trị số lớn hơn khi khởi động. Quá trình khởi động, động cơ khởi động qua 2 điện trở phụ r1, r2, khống chế theo nguyên tắc thời gian. Khi hãm ngược, dòng điện trong mạch rotor lớn hơn trị số tác động của rơ le dòng điện RI, tiếp điểm thường kín RI mở, mạch cấp điện cho các công tắc tơ H, K1, K2 mất. Các điện trở rh, r1, r2 được nối vào mạc rotor làm giảm dòng điện hãm, kết quả dòng điện stator cũng giảm. Khi tốc độ động cơ theo chiều cũ về 0, dòng điện rotor giảm đến trị số nhả của RI. Rơ le RI đóng, tiếp điểm cấp nguồn cho công tắc tơ H, điện trở hãm bị ngắn mạch trước khi động cơ khởi động theo chiều ngược lại. 3. Đánh giá nguyên tắc khống chế theo dòng điện: Ưu điểm của phương pháp là thiết bị đơn giản, dễ lắp đặt. Nhược điểm của phương pháp là độ tin cậy thấp, nhất là khi động cơ làm việc với Hình 2-7: Khâu hãm ngược động cơ rotor dây quấn Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 46 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh tải nặng,dòng điện có thể không giảm đến trị số nhả của rơle dòng điện làm bỏ qua các cấp trung gian. Nguyên tắc dòng điện được ứng dụng chủ yếu để điều khiển quá trình khởi động của động cơ một chiều kích từ nối tiếp hoặc động cơ rotor dây quấn (thích hợp với dòng rotor lớn) IV. Khống chế truyền động điện theo theo hành trình. 1. Nội dung nguyên tắc: Khi quá trình thay đổi trạng thái làm việc của hệ có quan hệ chặt chẽ với vị trí của các bộ phận di chuyển thì sử dụng công tắc hành trình đặt tại những vị trí thích hợp trên đường đi của các bộ phận này để tiến hành khống chế sự di chuyển của chính nó Đó chính là khống chế theo nguyên tắc hành trình. Khi các bộ phận di chuyển đi đến các vị trí bố trí công tắc hành trình sẽ tác động lên các công tăc, công tắc hành trình sẽ phát tín hiệu (đóng hoặc mở tiếp điểm của nó) điều khiển hệ thống đến trạng thái làm việc mới. Khống chế theo nguyên tắc hành trình thường gặp trong truyền động bàn của máy bào, máy phay, máy mài cầu trục... 2. Sơ đồ ứng dụng: Xét mạch điện đảo chiều hành trình bàn của máy bào giường. Để đảo chiều hành trình bàn, tiến hành đảo chiều dòng phần ứng của động cơ (với máy cỡ nhỏ và cỡ trung) hoặc đảo chiều dòng kích từ của máy phát (máy phát cung cấp cho mạch phần ứng động cơ) Trong sơ đồ sử dụng công tắc hành trình không tự phục hồi. Khi bàn máy di chuyển, cần thao tác bố trí trên bàn máy sẽ tác động vào công tắc hành trình để thay đổi mạch điện cấp cho T hoặc N đảo chiều quay động ơ dẫn đến đảo chiều hành trình bàn. Hình 2-8: Sơ đồ nguyên lý mạch đảo chiều hành trình bàn của máy bào giường Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 47 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh Các rơle thời gian 1RTZ, 2RTZ nhằm tạo ra khoảng thời gian cần thiết cho bàn máy hãm tự do (giảm tốc độ sơ bộ) trước khi hãm ngược đảo chiều quay để hạn chế dòng điện hãm. §2-3. BẢO VỆ VÀ TÍN HIỆU HÓA TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN I. ý nghĩa của bảo vệ và tín hiệu hoá trong hệ truyền động điện. Trong quá trình làm việc của hệ thống truyền động điện có thể xuất hiện các chế độ làm việc xấu hoặc sự cố Hậu quả các chế độ này sẽ làm hư hỏng máy móc, thiết bị , rối loạn quá trình sản xuất, hư hỏng sản phẩm thậm chí có thể gây nguy hiểm cho tính mạng của con người. Nhiệm vụ của hệ thống bảo vệ và tín hiệu hoá là loại trừ các sự cố và chế độ làm việc xấu, đảm bảo an toàn cho cho con người và thiết bị trong quá trình sản xuất, giúp cho việc nhanh chóng khắc phục các hậu quả của các chế độ này nhằm giảm đến mức thấp nhất thời gian dừng máy. Tác động của bảo vệ và tín hiệu hoá tuỳ theo mức độ và tính chất sự cố và đặc điểm của quy trình công nghệ mà có thể là: - Ngắt động cơ và hệ thống ra khỏi lưới điện khi có sự cố nguy hiểm trực tiếp đến động cơ và thiết bị. - Khi mức độ nguy hiểm chưa cao phải có tín hiệu báo cho nhân viên vận hành biết để theo dõi và có biện pháp xử lí phù hợp. - Cắt một số phần tử không quan trọng để đảm bảo cho các thiết bị quan trọng có đủ điện áp khi công suất nguồn không đủ hoặc khi có sự cố tạm thời, điện áp giảm thấp. II. Các dạng bảo vệ cơ bản trong truyền động điện: a. Bảo vệ ngắn mạch: Ngắn mạch là sự cố ngiêm trọng nhất của mạng điện. Khi bị ngắn mạch, dòng điện trong mạch tăng rất lớn gây hậu quả về nhiệt và lực điện động, vừa đốt cháy cách điện gây hoả hoạn vừa phá hỏng thiết bị về mặt cơ học. Do đó bảo vệ ngắn mạch là nội dung không thể thiếu đối với mạch điện nói chung cũng như hệ thống trrang bị điện nói riêng. Yêu cầu quan trọng nhất của bảo vệ ngắn mạch là phải cắt phần mạch bị sự cố càng nhanh càng tốt. Bảo vệ ngắn mạch có thể thực hiện bằng cầu chì, aptômat hoặc rơle dòng điện cực đại tác động nhanh. Bảo vệ bằng cầu chì có các đặc điểm: - Đơn giản, rẻ tiền, tương đối tin cậy. - Đặc tính làm việc biến đổi theo thời gian - Tác động riêng rẽ theo từng pha Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 48 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh Cầu chì được dùng làm phương án bảo vệ chính cho các thiết bị hoặc mạch điện không quan trọng và phương án bảo vệ phụ cho các mạch điện khác. Bảo vệ bằng Áptomat: - Đặc tính bảo vệ hoàn thiện hơn - Khả năng cắt dòng lớn - Tác động đồng thời cả 3 pha - Thời gian tác động nhanh, nhất là aptomat có móc điện từ. - Nhược điểm của nó là kết cấu cơ khí phức tạp, đắt tiền nên dùng để bảo vệ các thiết bị hay mạch điện quan trọng. Bảo vệ bằng rơ le dòng điện tác động nhanh thường là bảo vệ gián tiếp. Khi có ngắn mạch rơle dòng điện cấp tín hiệu cho công tăc tơ thực hiện cắt mạch điện bị sự cố ra khỏi lưới. b. Bảo vệ quá tải: Hai dạng quá tải: dài hạn và ngắn hạn xung kích - Quá tải dài hạn: Quá tải xảy ra khi dòng điện chạy qua thiết bị lớn hơn trị số trong khoảng thời gian lớn hơn cho phép. Quá tải dài hạn gây hậu quả về nhiệt, làm thiết bị bị phát nóng, cách điện bị già hóa nếu để lâu có thể làm cách điện bị cháy gây sự cố. Nguyên nhân xảy ra quá tải dài hạn có thể là: Do điện áp nguồn bị sụt dưới mức cho phép. Do mất pha, thiếu pha nguồn. Do các nguyên nhân cơ khí như mòn ổ bi, cong trục, lệch trục, bôi trơn kém Do quá tải công nghệ, động cơ làm việc với dòng điện hoặc công suất lớn hơn trị số cho phép Quá tải dài hạn được bảo vệ bằng rơle nhiệt hoặc aptomat có móc nhiệt. - Quá tải ngắn hạn xung kích: Quá tải xảy ra với trị số lớn nhưng tồn tại trong khoảng thời gian ngắn. Với trị số lớn của dòng điện, lực điện động do nó sinh ra sẽ gây hậu quả về lực điện động, có thể phá huỷ thiết bị về mặt cơ học. Quá tải ngắn hạn xung kích thường xảy ra khi khởi động hoặc hãm độngcơ điện, dòng điện khởi động hoặc dòng điện hãm thường có trị số lớn (từ 5 ÷ 7 lần dòng điện định mức đối với động cơ xoay chiều và từ 10 ÷ 20 lần đối với động cơ một chiều). Quá tải ngắn hạn xung kích được bảo vệ bằng rơle dòng điện cực đại tác động nhanh hoặc aptomat có móc điện từ. c. Bảo vệ không và cực tiểu: Trong các hệ thống truyền động dùng bộ khống chế chỉ huy trường xảy ra hiện tượng tự động khởi động của hệ thống khi điện áp phục hồi sau sự cố mất điện. Hiện tượng này có thể gây ra các hậu quả như: - Lãng phí điện năng. - Hư hỏng sản phẩm. - Hư hỏng thiết bị. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 49 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh - Mất an toàn cho người. Trong các hệ thống dùng động cơ xoay chiều, nếu nối động cơ vào lưới ở điện áp dưới mức cho phép, động cơ bị quá tải, có thể bị cháy. Trong thực tế, thường phối hợp 2 bảo vệ trên và được gọi là bảo vệ không và cực tiểu. Sơ đồ nối dây của bảo vệ như hình vẽ. Bộ khống chế chỉ huy có các tiếp điểm KC0, KC1, KC2 Rơ le điện áp RA có trị số tác động không nhỏ hơn 95% điện áp định mức. Tác động của sơ đồ như sau: Trước khi khởi động, tay gạt điều khiển ở vị trí giữa, tiếp điểm KC0 kín, rơ le RA có điện. Nếu điện áp đủ, RA tác động, đóng tiếp điểm tự giữ và cấp nguồn cho mạch điều khiển. Để đưa động cơ vào làm việc phải đưa tay gạt điều khiển sang phải hoặc sang trái, các tiếp điểm KC1 hoặc KC2 kín, cấp nguồn cho mạch. Nếu mất điện, RA mở tiếp điểm tự giữ. Khi có điện trở lại, muốn đưa động cơ vào làm việc phải đưa ta gạt điều khiẻn vè giữa cấp nguồn trở lại cho RA, do đó hệ thống không thể tự khởi động được. Nếu điện áp lưới giảm quá mức, RA không tác động, động cơ được cắt ra khỏi nguồn. d. Bảo vệ mất từ thông kích từ: Với động cơ một chiều nếu từ thông động cơ nhỏ quá mức cho phép sẽ gây ra các sự cố sau: - Khi khởi động nếu từ thông  = 0, nếu nối dây quấn phần ứng vào mạch, động cơ sẽ không khởi động được, dòng điện phần ứng sẽ tương đương với dòng ngắn mạch, dòng điện này sẽ đốt cháy động cơ. - Khi đang làm việc nếu vì lí do nào đó,  quá nhỏ, cả dòng điện phần ứng và cả tốc độ động cơ đều tăng quá mức gây cháy dây quấn phần ứng đồng thời phá hỏng các chi tiết cơ khí liên quan như cổ góp, chổi than.. Để bảo vệ mất từ thông kích từ, sử dụng rơ le dòng điện. Cuộn dây của rơ le được nối trong mạch cuộn dây kích từ động cơ,còn tiếp diểm của nó được nối trong mạch cuộn dây công tắc tơ làm việc. Sơ đồ nối dây như hình vẽ. Tác động của bảo vệ: Khi khởi động hoặc đang làm viêc, nếu vì lý do nào đó, dòng điện kích từ động cơ nhỏ dưới mức cho phép, rơ le dòng điện RTT sẽ mở tiếp điểm của nó làm công tắc tơ K mất điện cắt phần ứng động cơ ra khỏi nguồn cung cấp. Hình 2-9: Khâu bảo vệ “không và cực tiểu” Hì h 2-10: Khâu bảo vệ mất từ thông động cơ một chiều. Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 50 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh Đối với động cơ kích thích độc lập cần chấp hành các quy định: - Đóng mạch kích thích trước khi đóng mạch phần ứng. - Mạch điều khiển và mạch kích từ phải được bảo vệ bằng một cầu chì chung để khi có sự cố mạch kích từ, cầu chì tác động cả mạch kích thích và mạch điều khiển đều mất điện, dẫn đến công tắc tơ làm việc sẽ ngắt mạch phần ứng ra khỏi nguồn điện. - Phải có điện trở phóng điện để triệt tiêu sức điện động tự cảm của dây quấn kích từ khi ngắt động cơ ra khỏi nguồn điện. e. Khâu liên động làm chức năng bảo vệ: Trong hệ thống trang bị điện tự động hóa các máy sản xuất thường có nhiều tác động có liên quan đến nhau. Sự liên kết của các hoạt dộng đó được gọi là tác động liên động. Khâu liên động trong hệ thống trang bị điện tự động hóa các máy sản xuất nhằm đảm bảo: - Sự an toàn cho thiết bị - Trình tự làm việc của hệ thống. - Chống ngắn mạch nguồn cung cấp trong các truyền động đảo chiều quay. Khâu liên động có thể là cơ khí hoặc điện với các sơ đồ nối phù hợp. Tuỳ theo yêu cầu công nghệ để sử dụng cho hợp lý. Liên động phải đảm bảo sao cho kể cả khi người vận hành thao tác nhầm vẫn không xảy ra sự cố cho mạch. Ví dụ: Trong truyền động đảo chiều quay, nếu vì lí do gì đó cả 2 công tắc tơ T, N đều có điện thì nguồn cung cáp sẽ bị ngắn mạch. Để chống hiện tương này, người ta sử dụng liên động như sau: - Dùng các tiếp điểm thường kín của các công tăc tơ T, N được nối vào mạch cuộn dây của nhau để đảm bảo nếu một công tắc tơ nào đó đang làm việc (đang có điện), tiếp điểm thường kín của nó sẽ mở, do đó công tắc tơ kia sẽ không thể có điện. Liên động như vậy được gọi là liên dộng điện. - Dùng kết cấu cơ khí để nếu T đang làm việc, mạch từ của N sẽ bị khoá và ngược lại. Liên động như vậy gọi là liên động cơ khí. Hình 1-11: Đảo chiều quay động cơ một chiều và xoay chiều Hình 2-12: Sử dụng tiếp điểm thường kín để thực hiện liên động điện (khoá chéo) Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 51 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh III. Tín hiệu hóa trong hệ thống truyền động điện Nhằm giúp nhân viên vận hành tiện việc theo dõi tình trạng hoạt động của hệ thống và có các xử lý đúng đắn trong trường hợp hệ thóng hoạt dộng không bình thường, đồng thời giúp cho nhân viên sửa chữa nhanh chóng tìm ra khu vực bị sự cố, hạn chế thời gian dừng máy, trong hệ thống trang bị điện tự động hoá các máy sản xuất cần có hệ thống tín hiệu bằng ánh sáng, âm thanh phù hợp phản ánh tình trạng hoạt đọng của hệ. Các dạng tín hiệu hóa thường dùng là: * Tín hiệu chỉ sự có mặt của nguồn cung cấp bằng ánh sáng (đèn hiệu) * Tín hiệu báo tình trạng làm việc hay nghỉ của bộ phận quan trọng * Tín hiệu báo chuẩn bị và kết thúc làm việc của các bộ phận chuyển động như cần trục, máy nâng, băng tải...bằng chuông, còi * Tín hiệu dự báo, cấp báo tình trạng làm việc xấu của hệ thống bằng đèn báo hoặc chuông, còi... §2-4. MỘT SỐ SƠ ĐỒ KHỐNG CHẾ CÁC ĐỘNG CƠ THÔNG DỤNG I. Các sơ đồ khống chế động cơ rotor lồng sóc. 1. Maïch khôûi ñoäng tröïc tieáp khoâng ñaûo chieàu vaø ñaûo chieàu quay 1.1 Maïch khôûi ñoäng tröïc tieáp khoâng ñaûo chieàu quay a. Sơ đồ mạch b. Hoaït ñoäng. 1K 1K1 CC 2N 1N RNCD CC 1K RN M Gi¸o tr×nh Trang bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 52 Tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh - Traïng thaùi nghæ: Do hôû maïch taïi 1N neân cuoän day coâng taéc tô 1K khoâng coù doøng ñieän chaïy qua, caùc tieáp ñieåm cuûa coâng taéc tô K hôû, ñoäng cô khoâng coù ñieän. - Chaïy ñoäng cô: Ñoùng caàu dao CD, aán nuùt 1N. Nuùt 1N noái ñieän cho cuoän daây coâng taéc tô 1K. Tieáp ñieåm 1K1 ñoùng laïi duy trì doøng ñieän cho cuoän daây 1K. Beân maïch ñoäng löïc ba tieáp ñieåm cuûa coâng taéc tô 1K ñoùng laïi caáp ñieän cho ñoäng