Tài liệu điện dân dụng

Dòng điện xoay chiều trong cuộn hút sẽ sinh ramột từ thông móc vòng qua cả hai lõi thép và khép kín mạch từ.Chiều và trị số của từ thông sẽ biến thiên theo chiều và trị số của dòng điện

Cấu tạo áp tô mát

Để có thể đưa ra lựa chọn chiếc aptomat cho mạng lưới điện gia đinh, công sở hay công xưởng của mình, bạn cần phải hiểu rõ cấu tạo của một chiếc aptomat

Aptomat là khí cụ điện được sử dụng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, thấp áp, cho thiết bị điện

Cấu tạo của aptomat có các bộ phận chính sau:

Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, tiếp theo là tiếp điểmphụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang Nh ư vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếpđiểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính Tiếp điểm phụ được

sử dụng để tránh hồ quang cháy lan sang làm hỏng tiếp điểm chính

- Móc bảo vệ kiểu rơ-le nhiệt

Kết cấu này rất đơn giản như rơ-le nhiệt bao gồm phần tử nung nóng mắc nối tiếp với

mạch chính, tấm kim loại (bi-metal) giản nở nhả móc ngắt tiếp điểm khi dòng điện qua

thiết bị thiết bị lớn Nhược điểm của loại này là quán tính nhiệt lớn

- Móc bảo vệ thấp áp

Cuộn hút mắc song song với mạch điện chính, khi điện áp thấp, lực hút của cuộn hút giảm yếu hơn lực lò xo 3, móc 4 bị kéo lên, lò xo 6 kéo tiếp điểm aptomat ra

Các thông số kỹ thuật cơ bản :

- Điện áp định mức : là giá trị điện áp làm việc dài hạn của thiết bị điện được aptomat đóng ngắt

- Dòng điện định mức : là dòng điện làm việc lâu dài của aptomat, thường dòng định mức của aptomat bằng 1.2-1.5 lần dòng định mức của thiết bị

2

được bảo vệ.

- Dòng điện tác động Itd: là dòng aptomat tác động, tuỳ thuộc loại phụ tải

mà tính chọn tác động khác nhau Với động cơ điện không đồng bộ pha rotor lồng sóc thì thường Itd=1.2-1.5 It, với It làaptomat bảo vệ được thiết

bị thì đặc tính A-s của aptomat phải thấp hơn đặc tính A-s của thiết bị

Công tắc tơ

Công tắc tơ (Contactor) là khí cụ điện dùng để đóng, ngắt thường xuyên

các mạch điện động lực, từ xa, bằng tay (qua hệ thống nút bấm) hoặc tựđộng Việc đóng cắt công tắc tơ có tiếp điểm có thể được thực hiện bằngnam châm điện, thủy lực hay khí nén Thông thường ta gặp loại đóng cắtbằng nam châm điện

Những năm gần đây người ta đã chế tạo loại công tắc tơ khôngtiếp điểm, việc đóng ngắt công tắc tơ loại này được thực hiện bằng cáchcho các xung điện để khóa hoặc mở các van bán dẫn (thyristor, triac).Công tắc tơ có tần số đóng cắt lớn, có thể tới 1800 lần trong một giờ

Nguyên Lý Làm Việc:

Khi cuộn hút của công tắc tơ chưa được cấp điện, lò so hồi vị (6)đẩy lõi thép động (2) cách xa khỏi lõi thép tĩnh (1) Các cặp tiếp điểm chính(3) ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm thường mở của tiếp điểm phụ (4) ở trạngthái mở còn cặp tiếp điểm thường đóng của tiếp điểm phụ (4) ở trạng tháiđóng

Khi đặt vào hai đầu cuộn hút một điện áp xoay chiều cótrị số định mức Dòng điện xoay chiều trong cuộn hút sẽ sinh ramột từ thông móc vòng qua cả hai lõi thép và khép kín mạch từ.Chiều và trị số của từ thông sẽ biến thiên theo chiều và trị

số của dòng điện sinh ra nó, nhưng xét tại một thời điểm nhấtđịnh thì từ thông đi qua bề mặt tiếp xúc của hai lõi thép làcùng chiều nên sẽ tạo thành ở 2 bề mặt này hai cực trái dấu củanam châm điện N-S (cực nào có chiều từ thông đi vào là cực Namcòn cực nào có chiều từ thông đi ra là cực Bắc) Kết quả là lõi thép động sẽ bị hút về phĩa lõi thép tĩnh và kéo theotay đòn (5), làm cho các tiếp điểm chính (3) và tiếp điểm phụ (4) đang ởtrạng thái mở sẽ đóng lại, tiếp phụ (4) còn lại đang ở trạng thái đóng sẽ mởra

Khi cắt điện vào cuộn hút, lò xo hồi vị (6) sẽ đẩy lõi thép động (2)

về vị trí ban đầu

4

rơle nhiệt

Khái niệm rơle nhiệt

Rơle nhiệt là loại khí cụ điện tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn vì nhiệt của các thanh kim loại

Ứng dụng: Rơle nhiệt thường dùng để bảo vệ quá tải cho các thiết bị điện Trong công nghiệp rơle nhiệt được lắp kèm với công tắc tơ

Cấu tạo của rơ le nhiệt

Cấu tạo rơ le nhiệt

Chú thích:

1 Đòn bẩy

2 Tiếp điểm thường đóng

3 Tiếp điểm thường mở

4 Vít chỉnh dòng điện tác động

5 Thanh lưỡng kim

6 Dây đốt nóng

7 Cần gạt

8 Nút phục hồi

Nguyên lý làm việc của rơle nhiệt

Phần tử cơ bản rơle nhiệt là phiến kim loại kép (bimetal) cấu tạo từ hai tấmkim loại, một tấm hệ số giãn nở bé (thường dùng invar có 36% Ni, 64% Fe)một tấm hệ số giãn nở lớn (thường là đồng thau hay thép crôm – niken, như đồng thau giãn nở gấp 20 lần invar) Hai phiến ghép lại với nhau thànhmột tấm bằng phương pháp cán nóng hoặc hàn

Khi đốt nóng do dòng I phiến kim loại kép uốn về phía kim loại có hệ số giãn nở nhỏ hơn, có thể dùng trực tiếp cho dòng điện qua hoặc dây điện trở bao quanh Để độ uốn cong lớn yêu cầu phiến kim loại phải có chiều dài lớn và mỏng Nếu cần lực đẩy mạnh thì chế tạo tấm phiến rộng, dày vàngắn

Phân loại Rơle nhiệt

Theo kết cấu Rơle nhiệt chia thành hai loại: Kiểu hở và kiểu kín

Theo yêu cầu sử dụng: Loại một cực và hai cực

Theo phương thức đốt nóng:

– Đốt nóng trực tiếp: Dòng điện đi qua trực tiếp tấm kim loại kép Loại này

có cấu tạo đơn giản, nhưng khi thay đổi dòng điện định mức phải thay đổi tấm kim loại kép, loại này không tiện dụng

– Đốt nóng gián tiếp: Dòng điện đi qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lượng toả ra gián tiếp làm tấm kim loại cong lên Loại này có ưu điểm là muốn thay đổi dòng điện định mức ta chỉ cần thay đổi phần tử đốt nóng Nhược diểm của loại này là khi có quá tải lớn, phần tử đốt nóng có thể đạt đến nhiệt độ khá cao nhưng vì không khí truyển nhiệt kém, nên tấm kim loại chưa kịp tác độc mà phần tử đốt nóng đã bị cháy đứt

– Đốt nóng hỗn hợp: Loại này tương đối tốt vì vừa đốt trực tiếp vừa đốt gián tiếp Nó có tính ổn định nhiệt tương đối cao và có thể làm việc ở bội

số quá tải lớn

Chọn lựa Rơle nhiệt

6

Đặc tính cơ bản của Ro

le nhiet là

quan hệ giữadòng điện phụ tải chạy qua và thời gian tác động của nó (gọi là đặc tính thời gian– dòng điện,

A – s) Mặt khác, để đảm bảo yêu cầu giữ được tuổi thọ lâu dài của thiết bị theo đíng số liệu kỹ thuật đã cho của nhà sản xuất, các đối tượng bảo vệ cũng cần đặc tính thời gian dòng điện

Lựa chọn đúng Rơle là sao cho đường đặc tính A – s của Rơle gần sát đường đặc tính A – s của đối tượng cần bảo vệ Nếu chọn thấp quá sẽ không tận dụng được công suất của động cơ điện, chọn cao quá sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị cần bảo vệ

Trong thực tế, cách lựa chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của Rơle nhiệt bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ, Rơle

sẽ tác động ở giá trị (1,2 ÷ 1,3)Iđm Bên cạnh, chế độ làm việc của phụ tải

và nhiệt độ môi trường xung quanh phải được xem xét

Nút nhấn

khái quát và công dụng

+ là 1 khí cụ dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện.

+ thường đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn

+ khi thao tác cần dứt khoát để mở hoặc đóng mạch điện

+theo yêu cầu điều khiển: 1 nút, 2 nút, 3 nút

+ theo kết cấu bên trong: có và ko có đèn báo

8

– Lõi sắt từ có gắn tiếp điểm động

– Tiếp điểm tĩnh

2 Nguyên lý làm việc

Căn cứ vào đặc tính dòng khi khởi động động cơ làm tín hiệu đóng vàngắt rơ le bằng cuộn dây điện từ Trên mạch điện của cuộn dây làm việcngười ta mắc nối tiếp với một cuộn dây điện từ Tiếp điểm động đượclắp với lõi sắt của cuộn dây điện từ khi đóng mạch cho động cơ do rô tocòn đứng im nên dòng qua cuộn làm việc CR là dòng ngắn mạch có trị

số lớn Cuộn dây điện từ sinh ra một từ trường đủ mạnh hút lõi sắt lên,đóng tiếp điểm cấp điện cho cuộn khởi động CS

10

Do có dòng lệch pha qua cuộn khởi động, rô to quay và khi đạt đến 75%tốc độ định mức, dòng qua cuộn làm việc CR giảm xuống lực từ sinh ratrên cuộn dây dòng điện không đủ để giữ lõi sắt, lõi sắt rơi xuống ngắttiếp điểm của cuộn khởi động, kết thúc quá trình khởi động, động cơlàm việc với cuộn CR.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của rơ le bán dẫn

1 Nhiệm vụ

Cũng giống như rơ le khởi động dòng điện nhiệm vụ của rơ le khởi độngkiểu bán dẫn làm nhiệm vụ cấp điện cho cuộn dây khởi động khởi độngđộng cơ máy nén nhưng dùng tín hiệu tác động là nhiệt do dòng điệntạo ra

Khi đóng mạch điện cho máy nén hoạt động dòng điện qua rơ le bảo

vệ, qua rơ le khởi động, dòng điện qua hai cuộn làm việc CR và khởi

động CS là dòng lệch pha tạo ra momen quay khởi động động cơ, dodòng điện khởi động có giá trị lớn làm cho đĩa điện trở trên rơ le khởiđộng phát nóng điện trở tăng cao gần như không dẫn điện ngừng cấpđiện cho cuộn khởi động do quán tính nhiệt lớn nên trong suốt quátrình làm việc rơ le gần như không dẫn điện.

Phương pháp kiểm tra

– Trực quan: Các bộ phận của rơ le sạch sẽ, tiếp điểm tiếp xúc tốt;

– Dùng Ω kế kiểm tra tiếp điểm điện của rơ le kiểu dòng điện ở trạngthái bình thường là tiếp điểm thường mở; nếu quay ngược rơ le lênnghe tiếng tiếp điểm đóng Đối với rơ le bán dẫn cặp tiếp điểm làthường đóng

Sửa chữa, thay thế

1 Với rơ le khởi động dòng điện

Nếu không thể khắc phục cần thay thế rơ lekhác đúng đặc tính dòng so với rơ le ban đầu

so với cuộn dây ban đầu

4 Giá đỡ tiếp

điểm động

bị cháy

Thay giá đỡ khác bằng vật liệu chịu nhiệt, kích thước

Nếu không khắc phục được thì thay rơ le khác đúng đặc tính

12

hỏng như cũ dòng so với rơ le ban

đầu

2 Sửa chữa, thay thế rơ le khởi động bán dẫn

– Đối với rơ le khởi động kiểu bán dẫn hư hỏng thường gặp là đĩa điệntrở bị cháy không còn giữ được tính chất ban đầu, các cặp tiếp điểm bịmòn oxy hóa tiếp xúc kém

+ Đối với đĩa điện trở thường thay thế không sửa chữa, thay thế đúngchủng loại tính chất ban đầu của rơ le

+ Đối với cặp tương tự như tiếp điểm với rơ le dòng điện

Rơ le thời gian

Nhiệm vụ

Khống chế thời gian làm việc có chu kỳ của tủ lạnh, ví dụ 24,12,8 giờ đóng ngắt một lần; thời gian ngắt mạch cũng được điều chỉnh trên rơ le.Cấu tạo

Gồm một động cơ điện xoay chiều một pha M có vòng ngắn mạch có điện áp làm việc như của động cơ máy nén Trục động cơ qua một bánhrăng giảm tốc truyền động cho một bánh cam có tốc độ một vòng trong

24 giờ Tùy theo sự sắp xếp các vấu trên bánh cam ta có sự đóng ngắt tiếp điểm theo những chu kỳ thời gian nhất định

Nguyên lý làm việc

Khi cấp điện cho tủ lạnh, tiếp điểm 1 – 4 của timer đóng, động cơ M có điện trở lớn có đủ điện áp làm việc sẽ quay Sau một thời gian chu kỳ đến thời gian phá băng, trục cam tác động động tiếp điểm 1 – 4 của timer mở ra, tiếp điểm 1 – 2 đóng khi đó có dòng điện đi qua rơ le -7, cầu chì 70 và qua dây điện trở, dây điện trở phát nhiệt làm nóng dàn bay hơi thực hiện quá trình xả đá, khi nhiệt độ dàn bay hơi lớn hơn -7oC,rơle -7 sẽ mở tiếp điểm ngừng cấp điện cho điện trở xả đá, khi đó động

cơ timer có điện trở lại tiếp tục quay, sau một thời gian khoảng 15 phút tiếp điểm 1-2 của timer mở ra, 1- 4 đóng lại cấp điện cho máy nén tiếp tục quá trình làm lạnh

Phương pháp kiểm tra

– Trực quan: Các bộ phận của rơ le sạch sẽ; sáng, tiếp xúc tốt; dùng tay vặn cam thấy quay đều đến một lúc nào đó kêu tạch nghĩa là có tác động tiếp điểm trong tình trạng tốt

– Dùng Ω kế x 1000 xác định các chân 1,2,3,4 của rơ le

– Dùng MΩ kế kiểm tra cách điện giữa cuộn dây và tủ nếu RCĐ > 0,5 MΩ

là tốt

Kiểm tra, thay thế

– Dùng Ω kế kiểm tra rơ le xem động cơ M, các chân của rơ le có ở tình trạng tốt không, rơ le hỏng phải thay thế đúng loại, không sửa chữa được hoặc phải thay thế bằng mạch điện khác

– Đấu rơ le thời gian tốt vào mạch điện theo sơ đồ nguyên lý

14

ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

I Sự quay không đồng bộ của một khung dây kín trong từ trường

Đặt một khung dây kín trong vùng giữa hai cực của một nam châm chữ U đặt nằm ngang Ở đáy chữ U của nam châm có một trục quay gắn với một tay quay Trục quay của khung dây trùng với trục quay của nam châm

Thí nghiệm cho thấy:

 Khi quay đều nam châm với tốc độ góc thì khung dây sẽ quay theo cùng chiều nhưng với tốc độ góc ' < .

 Sự quay của khung dây trong trường hợp này được gọi là sự quay không đồng bộ.

Sự quay này là một ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ

Những động cơ điện hoạt động dựa trên sự quay không đồng bộ được gọi

là động cơ không đồng bộ.

Sau đây ta xét động cơ không đồng bộ 3 pha

II Động cơ không đồng bộ ba pha (Phần đọc thêm)

lệch nhau 120o trên vành tròn của stato thì trên trục của stato có một từ trường quay Nếu đặt một khung dây kín có trục quay trùng với trục của stato thì khung dây sẽ quay không đồng bộ theo từ trường quay này

2 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha

16

 Phần cảm gồm 3 cuộn dây đặt lệch nhau 120o trên vòng tròn

của stato, có tác dụng tạo ra từ trường quay khi được nối với mạng

điện 3 pha

 Phần ứng là rô to, thường là rô to lồng sóc, có tác dụng như các

khung dây kín đặt lệch liên tiếp nhau

Trong hình vẽ trên: Hình trên là hình vẽ cấu tạo của rô to lồng sóc khi chưa chèn lõi sắt Hình dưới là hình vẽ cấu tạo của rô to lồng sóc sau khi có

chèn lõi sắt (hoàn thành).

Động cơ điện 1 chiều Nguyên tắc hoạt động

Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnhcửu, hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều, một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều

là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi

chuyển động quay của rotor là liên tục Thông thường bộ phận này gồm cómột bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp

Nguyên tắc hoạt độngcủa động cơ điện một chiều



Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyểnđộng quay của rotor

Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động

cơ sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF) Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện độngđối kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài) Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thứcsau:

Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng:

Cơ chế sinh lực quay của động cơ điện một chiều

24

Một máy điện một chiều đang được tháo ra đại tu.

Khi có một dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non, cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của Fleming Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay Để làm cho rotor quay liên tục và đúng chiều, một bộ

cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu

kỳ Chỉ có vấn đề là khi mặt của cuộn dây song song với các đường sức từtrường Nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90o so vớiphương ban đầu của nó, khi đó rotor sẽ quay theo quán tính

Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiềuphiến góp khác nhau trên cổ góp Nhờ vậy dòng điện và lực quay được liên tục và hầu như không bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của rotor

1 Phương trình cơ bản của động cơ 1 chiều:

E= K.omega (1)

V= E+Rư.Iư (2)

M= K Φ Iư (3)

Với:

- Φ: Từ thông trên mỗi cực(Wb)

- Iư: dòng điện phản ứng (A)

- V: Điện áp phản ứng (V)

- Rư: Điện trở phản ứng (Ohm)

- omega: tốc độ động cơ(rad/s)

- M: moment động cơ (Nm)

- K: hằng số, phụ thuộc cấu trúc động cơ

Điều khiển tốc độ [ sửa | sửa mã nguồn ]

Thông thường, tốc độ quay của một động cơ điện một chiều tỷ lệ với điện

áp đặt vào nó, và ngẫu lực quay tỷ lệ với dòng điện Điều khiển tốc độ của động cơ có thể bằng cách điều khiển các điểm chia điện áp của bình ắc quy, điều khiển bộ cấp nguồn thay đổi được, dùng điện trở hoặc mạch điệntử Chiều quay của động cơ có thể thay đổi được bằng cách thay đồi chiều nối dây của phần kích từ, hoặc phần ứng, nhưng không thể được nếu thay đổi cả hai Thông thường sẽ được thực hiện bằng các bộ công tắc tơ đặc biệt (Công tắc tơ đổi chiều)

Điện áp tác dụng có thể thay đổi bằng cách xen vào mạch một điện trở nối tiếp hoặc sử dụng một thiết bị điện tử điều khiển kiểu chuyển mạch lắp bằng Thyristor, transistor hoặc loại cổ điển hơn nữa bằng các đèn chỉnh lưu hồ quang Thủy ngân Trong một mạch điện gọi là mạch băm điện áp, điện áp trung bình đặt vào động cơ thay đổi bằng cách chuyển mạch

nguồn cung cấp thật nhanh Khi tỷ lệ thời gian "on" trên thời gian "off" thay đổi sẽ làm thay đổi điện áp trung bình Tỷ lệ phần trăm thời gian "on" trong một chu kỳ chuyển mạch nhân với điện áp cấp nguồn sẽ cho điện áp trung bình đặt vào động cơ Như vậy với điện áp nguồn cung cấp là 100V, và tỷ

lệ thời gian ON là 25% thì điện áp trung bình là 25V Trong thời gian "Off", điện áp cảm ứng của phần ứng sẽ làm cho dòng điện không bị gián đoạn, qua một đi ốt gọi là đi ốt phi hồi, nối song song với động cơ Tại thời điểm này, dòng điện của mạch cung cấp sẽ bằng không trong khi dòng điện qua động cơ vẫn khác không và dòng trung bình của động cơ vẫn luôn lớn hơndòng điện trong mạch cung cấp, trừ khi tỷ lệ thời gian "on" đạt đến 100%

Ở tỷ lệ 100% "on" này, dòng qua động cơ và dòng cung cấp bằng nhau Mạch đóng cắt tức thời này ít bị tổn hao năng lượng hơn mạch dùng điện trở Phương pháp này gọi là phương pháp điều khiển kiểu điều biến độ rộng xung (pulse width modulation, or PWM), và thường được điều khiển bằng vi xử lý Đôi khi người ta còn sử dụng mạch lọc đầu ra để làm bằng phẳng điện áp đầu ra và giảm bớt tạp nhiễu của động cơ

Vì động cơ điện một chiều kiểu nối tiếp có thể đạt tới mô men quay cực đại

từ khi vận tốc còn nhỏ, nó thường được sử dụng để kéo, chẳng hạn đầu máy xe lửa hay tàu điện Một ứng dụng khác nữa là để khởi động các loại động cơ xăng hay động cơ điezen loại nhỏ Tuy nhiên nó không bao giờ

26