BÀI GIẢNG KHÍ CỤ ĐIỆN CONTAC TOR , KHỞI ĐỘNG TỪ

Hệ thống tiếp điểm của contactor:  Các tiếp điểm của contactor phải chịu được độ mài mòn về điện và cơ trong các chế độ làm việc có tần số thao tác lớn tiếp xúc đường, tiếp điểm có dạn

BÀI GIẢNG KHÍ CỤ ĐIỆN

CONTAC TOR , KHỞI ĐỘNG TỪ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA ĐIỆN

Khái Niệm

Phân loại

Phân loại contactor tùy theo các đặc điểm sau:

Theo nguyên lý truyền động: contactor kiểu điện từ (truyền điện bằng lực hút điện từ), kiểu hơi ép, kiểu thủy lực

Theo dạng dòng điện: contactor một chiều và contactor xoay chiều (contactor 1 pha và 3 pha)

CÔNG TẮC TƠ:

Cấu tạo

Cấu tạo : cơ cấu điện từ (nam châm điện), hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ)

 Nam châm điện:

 Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm

 Lõi sắt ( mạch từ) gồm 2 phần: phần cố định, và phần nắp di động

 Lò xo phản lực có tác dụng đẩy phần nắp di động trở về vị trí ban đầu khi ngừng cung cấp điện vào cuộn dây

CẤU TẠO

Hệ thống dập hồ quang điện :

Khi contactor chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện

làm các tiếp điểm bị cháy, mòn dần

 Hệ thống dập hồ quang gồm nhiều vách ngăn làm bằng

kim loại đặt cạnh bên hai tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là ở

các tiếp điểm chính của contactor

 Hồ quang được thổi vào khe hở co sát vào vách và bị dập tắt

 Hồ quang càng được kéo dài, tốc độ lớn thì càng dễ bị dập tắt

CẤU TẠO

Hệ thống tiếp điểm của contactor:

 Các tiếp điểm của contactor phải chịu được độ mài mòn về

điện và cơ trong các chế độ làm việc có tần số thao tác lớn

(tiếp xúc đường, tiếp điểm có dạng hình nón và dạng bắc

cầu)

 Hệ thống tiếp điểm liên hệ với phần lõi từ di động qua bộ

phận liên động về cơ, tiếp điểm có hai dạng:

• Tiếp điểm chính: có khả năng cho dòng điện lớn đi qua

(từ 10A đến vài nghìn A)

CẤU TẠO

• Tiếp điểm phụ: có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp

điểm nhỏ hơn 5A

 Hệ thống tiếp điểm chính được lắp trong mạch điện động

lực, các tiếp điểm phụ lắp trong mạch điều khiển

 Các tiếp điểm phụ có thể được liên kết cố định về số lượng

trong mỗi bộ contactor

 Các tiếp điểm chính trên contactor được bố trí cố định, các

tiếp điểm phụ được chế tạo thành những khối rời riêng lẻ

Hệ thống tiếp điểm của contactor: CẤU TẠO

 Một số hình ảnh contactor

Contactor của hãng Merlin Gerlin

 Cấp nguồn điện bằng giá trị điện áp định mức của contactor vào hai đầu của cuộn dây quấn trên phần lõi từ

cố định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di động hình thành mạch từ kín (lực từ lớn hơn phản lực của lò xo), contactor ở trạng thái hoạt động

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

 Bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm làm cho tiếp điểm chính đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái và duy trì trạng thái này

 Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây thì contactor ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

ĐẠI

LƢỢNG

KÝ HIỆU THEO TIÊU CHUẨN

Mạch điều khiển

Mạch động lực

Mạch điều khiển

Mạch động lực

Mạch điều khiển

Mạch động lực

Dòng Điện Định Mức:

 Là dòng điện định mức đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn- lâu dài (thời gian contactor ở trạng thái đóng không quá 8 giờ)

 Dòng điện định mức của contactor hạ áp các cấp: 10A, 20A, 25A, 40A, 60A, 75A, 100A, 150A, 250A, 300A, 600A

 Contactor đặt trong tủ điện thì dòng điện định mức phải thấp hơn 10% vì làm kém mát,

 Trong chế độ làm việc dài hạn, dòng điện qua contactor

phải lấy thấp hơn nữa so với dòng điện định mức

Khả năng cắt và khả năng đóng

 Là dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính khi cắt hoặc khi đóng mạch

 Khả năng cắt của contactor điện xoay chiều đạt bội số đến

10 lần dòng điện định mức với phụ tải điện cảm

 Contactor điện xoay chiều dùng để khởi động động cơ điện cần phải có khả năng đóng từ 4 đến 7 lần Iđm

Tuổi thọ của contactor:

 Tuổi thọ của contactor được tính bằng số lần đóng mở, sau

số lần đóng mở ấy thì contactor sẽ bị hỏng và không dùng được

 Độ bền cơ khí được xác định bởi số lần đóng cắt không tải của contactor (contactor hiện đại đạt độ bền cơ khí 10_20 triệu lần)

 Độ bền điện được xác định bởi số lần đóng cắt các tiếp có tải định mức (hiện tại có contactor đạt tuổi thọ về điện tới 3 triệu lần thao tác )

Tính ổn định nhiệt

 Khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua trong khoảng thời gian cho phép, các tiếp điểm không bị nóng chảy và hàn dính lại

Thông số kỹ thuật

 Các thông số kỹ thuật chính của công tắc tơ như sau:

 Điện áp định mức Un hay (Uđm): có các cấp điện áp là

Điều kiện lựa chọn

 Chọn loại và cỡ của công tắc tơ được xác định như sau

Loại sử dụng

Cường độ dòng điện ngắt

Tần số thao tác là số lần thao tác trong một giờ mà công tắc phải thực hiện

Tuổi thọ yêu cầu của người sử dụng

 Loại sử dụng với công tắc tơ theo tiêu chuẩn IEC 947-4

Các Chế Độ Sử Dụng Contactor

 Tùy theo giá trị dòng điện mà contactor phải làm việc trong lúc bình thường hay khi cắt mà ta chọn lựa khác nhau

 Vd: đối với loại hộ tiêu thụ cần được kiểm tra, động cơ kdb roto lồng sóc hay roto dây quấn

 Các yêu cầu khi thực hiện đóng mở contactor như: quá trình khởi động, đảo chiều, hãm,

• Ký hiệu AC2 và AC4:

 Dùng cho hộ tiêu thụ mà động cơ dùng dòng ngược để hãm hay có phụ tải làm việc gián đoạn sử dụng động cơ không đồng bộ rotor dây quấn hay lồng sóc

 Contactor này được đóng lại tại điểm mà cường độ có thể đạt 5 đến 7 lần dòng điện định mức với điện áp bằng điện

áp lưới nên việc cắt tương đối khó khăn

 Ví dụ như: động cơ ở máy in, nâng hàng, công nghiệp luyện kim…

Ký hiệu AC3:

Dùng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc

Khi đóng contactor dòng điện khởi động, có giá trị bằng khỏang 5 đến 7 lần giá trị dòng điện định mức của động cơ

Khi mở contactor sẽ cắt dòng điện định mức cung cấp cho động cơ

Ví dụ như: các động cơ lồng sóc thông dụng, động cơ thang máy, băng chuyền, cần cẩu, máy nén, máy điều hòa nhiệt độ…

Ký hiệu DC 1:

 Dùng cho tất cả các thiết bị và khí cụ điện hoặc các hộ tiêu thụ điện có sử dụng nguồn một chiều mà hằng số thời gian nhỏ hơn 1ms

Ký hiệu DC3:

 Contactor này sử dụng khởi động, phanh nhấp nhả, hay phanh ngược các động cơ một chiều kích từ song song Thời hằng của mạch tải nhỏ hơn 2ms

 Khi đóng, contactor hình thành dòng điện khởi động có giá trị khoảng 2,5 lần dòng điện định mức của động cơ

 Khi mở,nó phải cắt dòng điện gấp 2,5 lần dòng điện định mức qua mạch của động cơ ở một điện áp tối đa bằng điện

áp lưới

 Ở loại DC4 số lần thao tác có thể cao hơn nên việc cắt mạch tương đối đơn giản hơn

Ký hiệu DC5:

 Contactor này sử dụng khởi động, hãm ngược, đảo chiều quay động cơ một chiều kích từ nối tiếp.Hằng số thời gian nhỏ hơn hay bằng 7,5 ms

 Khi đóng, Contactor có thể đóng ở những điểm mà dòng điện có thể đạt 2,5 lần dòng điện định mức của động cơ

 Khi cắt, tiếp điểm contactor sẽ cắt dòng điện có cuong độ

và điện áp có thể bằng điện áp lưới, nên việc cắt tương đối khó khăn

Ví dụ 1: Hãy chọn công tắc tơ điều khiển động cơ có đặc

tính và số liệu sau đây

-Động cơ ba pha roto lồng sóc

-230 ngày làm việc trong một năm

-Ngắt động cơ theo đồ thị loại AC3

-Chế độ kiểm tra xem xét : một năm một lần

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CONTACTOR

Ví dụ 2: Hãy chọn công tắc tơ cho máy nén không khí có

đặc tính và số liệu như sau :

-Động cơ ba pha roto lồng sóc

-330 ngày làm việc trong một năm

-Khoảng thời gian khởi động 3 giây, thừa số vận hành

80%

-Chế độ kiểm tra xem xét : làm việc trong 4 năm mà

không cần kiểm tra

Giải

• Động cơ ba pha rôtô lồng sóc

• Thời gian của một chu kỳ : 3600giây/120 = 30giây

• Thời gian vận hành : 30x0.8 =24 giây

• Việc ngắt xảy ra ở đầu mỗi lần 24 giây, thời gian này lớn hơn nhiều

so với khoảng thời gian khởi động 3 giây.Ta thấy việc ngắt thực hiện với động cơ thuộc công tắc tơ loại AC3

• Số lần thao tác:

• 120x24x330x4 =3.801.600 lần thao tác

• Cường độ dòng điện ngắt chính là cường độ dòng điện định mức :

• Pu =  Pa = UI  Cos 

• I = Pu/ U  Cos  =5500/ x400x0.83x0.8 =11,25A

• Dựa vào các thông số như công suất có ích, cường độ dòng điện

ngắt, số lần thao tác nên ta chọn côpng tắc tơ loại AC3

LC1-LP1-D25

 Khởi động từ là thiết bị điện dùng để đóng cẳt và điều khiển từ xa các mạch điện động lực hoặc đảo chiều quay

+ Khởi động từ đơn : 1 Công tắc tơ và rơle nhiệt

+ Khởi động từ kép : 2 Công tắc tơ và rơle nhiệt

KHỞI ĐỘNG TỪ

CB

L1 L2 L3

K K

CC

N

Khởi động từ kép:

 Ngoài chức năng giống KĐT đơn còn thêm chức năng đảo chiều quay động cơ

 Động cơ khởi động thuận : đóng CD ấn DT KT có điện tác động KT đóng động cơ quay thuận

 Muốn động cơ quay ngược ấn nút D động cơ dừng ĐN

KN có điện K~ đóng

 Để tránh tình trạng 3 công tắc tơ hoạt động đồng thời gây ngắn mạch các pha người ta sử dụng tiếp điểm phụ thường đóng của công tắc tơ này khống chế công tắc tơ kia và ngược lại

 Để bảo đảm an toàn tuyệt đối người ta còn sử dụng khoá liên động cơ khí giữa các nút ấn

Công Dụng

 Khởi động từ là khí cụ điện dùng điều khiển từ xa việc đóng –ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải (nếu có lắp thêm rơle nhiệt) các động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc

 Khởi động từ có một contactor gọi là khởi động từ đơn thường để đóng-ngắt động cơ điện Khởi động từ có hai contactor gọi là khởi động từ kép dùng để thay đổi chiều quay của động cơ gọi là khởi động từ đảo chiều Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắp thêm cầu chì

Các Yêu Cầu Kỹ Thuật

 Động cơ điện không đồng bộ ba pha có thể làm việc liên tục được hay không tuỳ thuộc vào mức độ tin cậy của khởi động từ Do đó khởi động từ cần phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:

 Tiếp điểm có độ bền chịu mài mòn cao

 Khả năng đóng – cắt cao

 Thao tác đóng – cắt dứt khoát

 Tiêu thụ công suất ít nhất

 Bảo vệ động cơ không bị quá tải lâu dài ( có rơle nhiệt )

 Thỏa điều kiện khởi động ( dòng điện khởi động từ 5 đến

7 lần dòng điện định mức)

Khởi động từ thường được phân chia theo

 Điện áp định mức của cuộn dây hút: 36V, 127V, 220V, 380V, 500V

 Kết cấu bảo vệ chống các tác động bởi môi trường xung quanh: hở, bảo vệ, chống bụi, nước, nổ…

 Khả năng làm biến đổi chiều quay động cơ điện: không đảo chiều quay và đảo chiều quay

 Số lượng và loại tiếp điểm: thường hở, thường đóng

Lựa Chọn và Lắp Đặt Khởi Động Từ

 Hiện nay, động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc có công suất từ 0,6 đến 100KW được sử dụng phổ biến

 Để điều khiển vận hành ta thường dùng khởi động từ

 Việc lựa chọn khởi động từ, nhà sản xuất thường không những chỉ cho cường độ dòng điện định mức mà còn cho

cả công suất của động cơ điện mà khởi động từ phục vụ ứng với các điện áp khác nhau

 Để khởi động từ làm việc tin cậy, khi lắp đặt cần gắn khởi động từ trên một mặt thẳng đứng ( độ nghiêng cho phép so với trục thẳng đứng  5o), không cho phép bôi mỡ vào các tiếp điểm và các bộ phận động Sau khi lắp đặt khởi động

từ và trước khi vận hành, phải kiểm tra:

Cho các bộ phận động chuyển động bằng tay không bị kẹt, vướng

Điện áp điều khiển phải phù hợp điện áp định mức của cuộn dây

Các tiếp điểm phải tiếp xúc đều và tốt

Các dây đấu điện phải theo đúng sơ đồ điều khiển

Rơle nhiệt phải đặt ở nấc dòng điện thích hợp

Khi lắp đặt khởi động từ cần đặt kèm theo cầu chì bảo

vệ

Câu hỏi:

1) Nêu khái quát và phân loại contactor

2) Nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của contactor 3) Phân biệt các loại tiếp điểm có trong contactor

4) Cho biết các chế độ làm việc của cotactor xoay chiều

5) Cho biết các chế độ làm việc của cotactor 1 chiều

6) Nêu các thông số kỹ thuật và điều kiện để chọn công tắc tơ

•Bài tập 1: Chọn contactor theo tải là động cơ KĐB 3 pha rotor lồng

sóc 10HP, 220V, cos  = 0.75,  =0.8, kmm = 4, vận hành dừng động cơ bình thường

•Bài tập 2: Một lò nung có công suất 5KW, 1 pha 220V  =0.8, chọn contactor để đóng ngắt cho tải trên

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Bài tập 3: Hãy chọn công tắc tơ điều khiển động cơ có các

đặc tính và số liệu sau đây:

-200 ngày làm việc trong một năm

-Ngắt động cơ theo đồ thị loại AC 3

-Chế độ kiểm tra xem xét: một năm một lần

Bài tập 4: Hãy chọn công tắc tơ điều khiển máy nén

không khí các đặc tính và số liệu sau đây:

-320 ngày làm việc trong một năm

-Khoảng thời gian khởi động 3 giây, thừa số vận hành

là 80%

-Chế độ kiểm tra xem xét: Làm việc trong 4 năm mà không cần kiểm tra