Bài giảng Trang bị điện 1: Bài 2 - ThS. Ninh Trọng Tuấn

Bài giảng Trang bị điện 1: Bài 2 Các phần tử điều khiển trong hệ thống trang bị điện được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Các phần tử bảo vệ; Các phần tử điều khiển; Rơle điện từ; Các thiết bị đóng cắt không tiếp điểm; Các phần tử điện từ. Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

Ths Ninh Trọng Tuấn Môn Trang bị điện 1

2.1.1 Cầu chảy ( cầu chì)

Cấu tạo chung của một chiếc cầu chảy là một dây chì mắc nối

tiếp với hai đầu dây dẫn trong mạch điện Vị trí lắp đặt cầu chì là

ở sau nguồn điện tổng và trước các bộ phận của mạch điện,

mạng điện cần được bảo vệ như các thiết bị điện

Hình 2.1: Cầu chì

Trang 2

1.1 Cầu chảy ( cầu chì)

Dây cầu chì được tạo thành từ rất nhiều kim loại nóng chảy, đặcđiểm lớn nhất của nó là dễ nóng chảy hơn bất kỳ một kim loại

nào Như vậy, khi đường điện được lắp dây cầu chì nếu không

may dây đường điện bị hỏng, nguồn điện quá lớn, dây cầu chì sẽnóng chảy trước tiên rồi cắt nguồn điện Các thiết bị điện, đườngdây điện sẽ tránh bị chập mạch, hỏng hóc và cũng đảm bảo an toàn, tránh các tai nạn về điện cho con người

Trang 3

2.2 Rơ le nhiệt

Rơle nhiệt là một loại thiết bị điện dùng để bảo vệ động cơ và

mạch điện khỏi bị quá tải, thường dùng kèm với khởi động từ,

công tắc tơ Dùng ở điện áp xoay chiều đến 500 V, tần số 50Hz, loại mới Iđm đến 150A điện áp một chiều tới 440V Rơle nhiệt

không tác động tức thời theo trị dòng điện vì có quán tính nhiệt

lớn phải cần thời gian để phát nóng Thời gian làm việc từ khoảngvài giây [s] đến vài phút, nên không dùng để bảo vệ ngắn mạch

được Muốn bảo vệ ngắn mạch thường dùng kèm cầu chảy

Trang 4

2.1.2 Rơ le nhiệt

Hình 2.2: Rơle nhiệt

Trang 5

Trang 6

2.2.1 Công tắc

Trang 7

2.2.1 Nút ấn

Nút ấn còn gọi là nút điều khiển, là loại khí cụ điện dùng để đóngngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu vàcũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển, tín hiệu, liên động , bảo vệ… Ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V và mạch điệnxoay chiều điện áp đến 500V tần số 50, 60Hz

Trang 8

2.2.2 Nút ấn

Nút ấn đơn

Trang 9

2.2.2 Nút ấn

Trang 11

Đa số các loại cầu dao được đóng ngắt mạch điện có công suấtnhỏ Với các mạch điện có công suất trung bình và lớn, chúng chỉđược dùng để đóng ngắt không tải

Trang 12

Đấu cầu dao

đảo chiều cho

ổn áp

Trang 13

- Dùng trong các mạch điện điều khiển là chủ đạo, có vai trò đóngngắt mạch điện điều khiển nhằm điều khiển cho mạch động lựclàm việc

Trang 14

Bộ khống chế khởi động động cơ không đồng bộ rorto dây quấnqua các cấp điện trở phụ

Trang 15

Trong sơ đồ hai rơle thời gian 1Tg và 2Tg với hai tiếp điểm

thường mở đóng chậm để duy trì thời gian loại điện trở phụ ở

mạch rôto

Để khởi động ta ấn nút khởi động KĐ cấp điện cho cuộn hút K các tiếp điểm K1, K2, K3 đóng cấp điện cho động cơ, động cơ khởi động với hai cấp điện trở phụ, tiếp điểm K4 để tự duy trì, tiếp

điểm K5 để cấp điện cho các rơle thời gian

Trang 16

Sau thời gian chỉnh định tiếp điểm thường mở đóng chậm 2Tg

đóng lại cấp điện cho 2K loại nốt điện trở R1 khỏi mạch khởi

động, động cơ làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên Tiếp điểm 2K4

để tự duy trì, 2K5 cắt điện các rơle thời gian Khi muốn dừng ấn nút dừng D, động cơ được cắt khỏi lưới và dừng tự do

Trang 17

Công tăc tơ (Contactor) là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắtcác tiếp điểm, tạo liên lạc trong mạch điện bằng nút ấn Như vậykhi sử dụng contactor ta có thể điều khiển mạch điện từ xa có phụtải với điện áp đến 500V và dòng điện là 600A (vị trí điều khiển, trạng thái hoạt động của contactor rất xa vị trí các tiếp điểm đóngngắt mạch điện)

Trang 19

Contactor kết hợp role nhiệt (bộ khởi động từ)

Trang 20

Aptomat là tiếng Liên Xô ,CB (Circuit breaker) là tiếng Anh

CB - Circuit Breaker có tên gọi là cầu dao tự động hay gọi chung

là áp tô mát CB dùng để cấp nguồn.CB có thể bảo vệ quá tải,

ngắn mạch,được sử dụng rất nhiều trong ngành điện công nghiệp

Trang 21

Trang 22

MCCB Schneider EZC250F3150, 3P, 150A, 18kA, 415VAC

Trang 23

MCCB Schneider NSX TM100D 100A

Trang 24

MCCB Schneider NSX TM100D 100A

Trang 25

Rơle là một loại thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổinhảy cấp khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định Rơle là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực

Trang 26

Sự làm việc của loại rơle điện từ dựa trên nguyên lí điện từ Xétmột rơle như hình minh họa Khi cho dòng điện i đi vào cuộn dâycủa nam châm điện thì nắp sẽ chịu một lực hút F Làm cho mạch

từ động chạy xuống khép kín mạch từ, khi mạch từ động di

chuyển là các cặp tiếp điểm thay đổi trạng thái

Trang 27

Rơ le trung gian được thiết kế với hệ thống tiếp điểm chịu đượcdòng điện nhỏ do đó chỉ sử dụng với vai trò trung gian trong cácmạch điều khiển

Rơle trung gian 8 chân và 14 chân

Trang 28

Các chân của rơle trung gian 14 chân

Trang 29

Rơ le dòng điện cực đại là một khí cụ điện dùng để bảo vệ mạchđiện khi bị quá tải hoặc ngắn mạch và để điều khiển sự làm việccủa động cơ

Trang 30

1.Mạch từ 1 dạng hình chữ E hoặc U gồm nhiều lá thép kĩ thuật điện có bề dầy

0,35mm hoặc 0,5mm ghép lại.

2.Cuộn dây 2: Thường có hai cuộn dây bằng dây đồng hoặc dây nhôm.

4.Phần ứng 4: là miếng sắt từ hình chữ Z ghắn chặt trên trục quay 3 nhờ hai ổ đỡ.

5.Vít điều chỉnh : để điều chỉnh trị số tác động của dòng điện.

6.Hệ thống tiếp điểm 6: làm bằng bạch kim 8.Kim chỉ định 8.

Trang 31

Dùng để bảo vệ sự sụt áp hoặc quá áp cho phụ tải điện, trong sơ

đồ dưới đây là rơ le bảo vệ điện áp 1 pha Rơ le bảo vệ điện áp 1 pha Omron dòng K8AK-VS

Trang 33

Nguyên lý làm việc của role thời gian :

Khi có nguồn cấp vào hai đầu cuộn hút của rơ le thời gian sẽ làmthay đổi trạng thái của các tiếp điểm không có sự trì hoãn về thờigian Sau một khoảng thời gian đặt thì các tiếp điểm có sự trì

hoãn về mặt thời gian sẽ thay đổi trạng thái

Trang 34

1-3: Tiếp điểm thường mở tức thì sau khi cấp nguồn

1-4: Tiếp điểm thường đóng tức thì sau khi cấp nguồn

8-6: Tiếp điểm thường mở định thì ( sẽ tác động sau thời gian cài đặt)

8-5: Tiếp điểm thường đóng tức thì ( sẽ tác động sau thời gian cài đặt)

Trang 35

Trong điều khiển tự động, đôi khi cần phải bật và tắt một số

mạch nhất định theo tốc độ của động cơ, chẳng hạn như

phanh ngược của động cơ lồng sóc Khi tốc độ động cơ giảm xuống mức rất thấp, nên cắt dòng điện ngay lập tức để tránh

động cơ bị đảo ngược Hành động này đòi hỏi một rơle tốc

độ để kiểm soát việc hoàn thành

Trang 37

Làm việc theo nguyên tắc phản ứng điện từ được dùng trong cácmạch hãm ngược của động cơ

- Rơle được mắc đồng trục với động cơ và mạch điều khiển Khiđược quay, nam châm vĩnh cửu quay theo Từ trường của nó

quét lên các thanh dẫn sẽ sinh ra suất điện động và dòng điện

cảm ứng Dòng điện này nằm trong từ trường sẽ sinh ra suất điệnđộng và dòng điện cảm ứng Dòng điện này nằm trong từ trường

sẽ sinh ra lực điện từ làm cho phần ứng quay, di chuyển cần tiếpđiểm đến đóng tiếp điểm của nó Khi tốc độ động cơ giảm nhỏ

gần bằng không, lực điện từ yếu đi, trọng lượng cần tiếp điểm

đưa nó về vị trí cũ và mở tiếp điểm của nó

Trang 38

vị trí)

Đối với những công tắc loại này không có tiếp điểm cơ khí mà

dựa vào các loại cảm biến quang , từ trường và tiệm cận … để

xác định hành trình của cơ cấu

Trang 39

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai

mối tiếp giáp P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược; vềphương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấungược chiều nhau (không có nghĩa ta dùng 2 diode sẽ ghép thành

1 transistor)

Trang 41

- Nam châm điện là một dụng cụ tạo từ trường hay một nguồn

sản sinh từ trường hoạt động nhờ từ trường sinh ra bởi cuộn dây

có dòng điện lớn chạy qua

- Nam châm điện gồm hai phần là cuộn dây tạo từ trường và lõi dẫn (khuếch đại) từ Cảm ứng từ của nam châm điện được dẫn

và tạo thành lớn nhờ việc sử dụng một lõi dẫn từ làm bằng vật

liệu từ mềm có độ từ thẩm lớn và cảm ứng từ bão hòa cao Khác với nam châm vĩnh cửu có cảm ứng từ cố định, nam châm điện

có cảm ứng từ có thể thay đổi được nhờ việc điều khiển dòng

điện chạy qua cuộn dây

Trang 42

Cơ cấu nâng hạ bằng nam châm điện

Trang 43

Dưới tác dụng của nam châm điện sinh ra từ trường các vật liệudẫn từ được hút chặt vào bàn nam châm điện khi nam châm

được cung cấp điện, khi muốn lấy vật liệu ra khỏi bàn từ nam

châm điện người ta ngắt điện khỏi nam châm, thì từ trường khôngcòn nữa ta có thể dễ dàng lấy sản phẩm trên bàn từ ra

Trang 44

Nguyên lý hoạt động của bộ ly hợp điện từ dựa trên sự tương táccủa dòng điện phần cảm trong cuộn dây sinh ra từ trường kết hợpvới sự chuyển động của roto sẽ sinh ra sức điện động cảm ứng

để sinh ra lực điện từ làm cho các bộ phận được kết nối với nhauhoặc tách rời nhau ra khi không có dòng điện

Trang 45

Nguyên lý hoạt động của bộ ly hợp điện từ dựa trên sự tương táccủa dòng điện phần cảm trong cuộn dây sinh ra từ trường kết hợpvới sự chuyển động của roto sẽ sinh ra sức điện động cảm ứng

để sinh ra lực điện từ làm cho các bộ phận được kết nối với nhauhoặc tách rời nhau ra khi không có dòng điện

Trang 46

Bộ ly hợp từ cơ bản được tạo thành từ 3 thành chính và quan

trọng nhất:

Nam châm điện: được cấu tạo từ các cuộn coil.

Rotor: phần quay trên ly hợp được gắn trực tiếp với trục của

động cơ

Phần ứng (Armature): kết nối với bộ truyền động của máy.

Giữa rotor và phần ứng luôn có một khoảng hở với khoảng

cách được duy trì từ 0,56mm đến 1,45mm

Trang 47

Trang 48

Loại ly hợp mà phần ứng sử dụng một đĩa quay (đĩa bị động)

để tương tác với nam châm điện, hoạt động dựa vào sự ma sát giữa bề mặt thiết bị này và roto gọi là ly hợp đơn đĩa

Trang 49

Nguyên Lý Hoạt Động Của Ly Hợp Từ Đơn Đĩa

Do được gắn trực tiếp với trục của động cơ, nên khi động cơ hoạt động sẽ kéo roto trên ly hợp quay theo

Khi cấp điện

Nam châm điện hoạt động, từ trường được sinh ra và tạo lực hút mạnh tác động lên đĩa quay trên phần ứng

Lực ma sát giữa bề mặt rotor và đĩa quay kết hợp với lực từ

trường làm đĩa quay dính chặt và kéo phần ứng quay theo chiều của rotor với cùng momen xoắn

Momen xoắn thông qua phần ứng được truyền tới bộ phận truyền động và máy móc chuyển sang trạng thái hoạt động bình thường.Khoảng hở lúc này bằng 0

Trang 50

Do được gắn trực tiếp với trục của động cơ, nên khi động cơ hoạt động sẽ kéo roto trên ly hợp quay theo

Khi ngắt điện

Nam châm điện không hoạt động

Phần ứng không quay do khoảng hở được duy trì

Bộ phận truyền động của máy ở trạng thái đứng yên và không

hoạt động, mặc cho roto của ly hợp đang quay liên tục

Khi chuyển từ trang thái hoạt động sang ngừng hoạt động, phần ứng được trang bị cơ chế hồi (thường là sử dụng lò xo) giúp kéo đĩa quay về vị trí ban đầu

Trang 51

Trang 52

Ứng Dụng Của Ly Hợp Từ

Với công dụng sẵn có, thiết bị hữu ích này được ứng dụng

trong nhiều lĩnh vực của đời sống và hoạt động sản xuất của con người

-Cấu trúc động cơ và hệ thống điều hòa không khí (máy lạnh) trên các phương tiện giao thông

-Máy in, máy photo

-Máy quấn dây

-Máy cắt cỏ, máy đóng gói

-Băng chuyền, băng tải

…

Trang 53