Thiết kế chế tạo bảng mạch điểu khiển động cơ phục vụ thí nghiệm thực hành điện

Hiện nay ớ nước ta các nghành công nghiệp đang rất phát triển, các nghành công nghiệp điện đang cần rất nhiều nhân lực hiểu biết về điện để phục vụ đặc biệt là bên phần điện động cơ Vì

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

VIỆN KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: BÙI HỮU TRÍ Mã số sinh viên: 135D5103010061 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện – điện tử Khoá: 54k1

Giảng viên hướng dẫn : ThS Phạm Mạnh Toàn

1 Nội dung thiết kế tốt nghiệp:

“ thiết kế chế tạo bảng mạch điều khiển động cơ phục vụ thí nghiệm thực hành điện“

2 Nhận xét của cán bộ phản biện:

Nghệ An.Ngày tháng năm 2018

Cán bộ phản biện

( Ký, ghi rõ họ và tên )

và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

TP Vinh, ngày tháng năm 2018

Sinh viên thực hiện

BÙI HỮU TRÍ

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Trong đồ án này tôi tiến hành thiết kế chế tạo một bảng mạch điều khiển động

cơ phục vụ thí nghiệm, thực hành điện Trên bảng thực hành thí nghiệm được thiết kế một aptomat 3 pha có dây trung tính để bảo vệ nguồn, một bộ cầu chì bảo vệ, bộ nút nhấn 2 tiếp điểm 4 chân, bộ rơ le thời gian và bộ công tắc tơ Các đầu vào và đầu ra của các khí cụ trên đều được đấu nối đến các chân dắt cắm âm nằm trên bảng thực hành thí nghiệm

Đề tài thiết kế sử dụng nguồn cấp vào là 220V và đầu ra phục vụ cho các loại động cơ có điện áp vào là 220V

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ĐỀ TÀI ii

MỤC LỤC iii

LỜI NÓI ĐẦU iv

Chương I TỔNG QUAN 1

1.1 Lịch sử phát triển 1

1.1.1 Điện công nghiệp 2

1.1.2 Khái niệm 2

1.1.3 Học điện công nghiệp là học gì? 3

1.1.4 Đặc trung ngành nghề 4

1.2 Tiềm năng phát triển 4

1.2.1 Điện dân dụng 5

1.2.2 Khái niệm 5

1.2.3 Những công việc cho ngành diện dân dụng 4

1.2.4 Cấp bậc của ngành điện dân dụng 5

1.2.5 Tương lai ngành điện dân dụng 5

1.2.6 Giới thiệu chung về đề tài 6

1.2.6 Đặt vấn đề 6

1.2.6 Mục đích của đề tài 7

Chương II GIỚI THIỆU KHÍ CỤ VÀ DỤNG CỤ SỬ DỤNG 8

2.1 Giới thiệu các khí cụ sử dụng trong bảng thực hành thí nghiệm 8

2.1.1 Aptomat 8

2.1.2 Cầu chì 13

2.1.3 Đèn báo 15

2.1.4 Nút nhấn 16

2.1.5 Rơ le thời gian 17

2.1.6 Rơ le nhiệt 19

2.1.7 Công tắc tơ 21

2.2 Giới thiệu các dụng cụ cần cho việc thiết kế bảng thực hành thí nghiệm 24

2.2.1 Bảng giá đỡ 24

2.2.1 Khoan 24

2.2.1 Mỏ hàn và dây hàn 24

2.2.1 Các thiết bị dây nối và chân cắm âm 25

Chương III THIẾT KẾ CHẾ TẠO BẢNG MẠCH THÍ NGIỆM THỰC HÀNH ĐIỆN 26

3.1 Thiết kế đề tài 26

3.2 Thi công chế tạo mạch 26

Chương IV ỨNG DỤNG CỦA MẠCH QUA MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM 37

4.1 Bài thực hành 1 37

4.2 Bài thực hành 2 38

4.3 Bài thực hành 3 39

4.4 Bài thực hành 4 40

KẾT LUẬN 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay ớ nước ta các nghành công nghiệp đang rất phát triển, các nghành công nghiệp điện đang cần rất nhiều nhân lực hiểu biết về điện để phục vụ đặc biệt là bên phần điện động cơ

Vì vậy cùng với sự phát triển đó, để giúp cho sinh viên tiếp cận gần hơn với các thiết bị điện, khí cụ điện sử dụng trong các loại mạch cho động cơ hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý làm việc, nắm được các hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa chúng

Xuất phát từ những ứng dụng quan trọng trên, em đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp

là: “ Thiết kế chế tạo bảng mạch điều khiển động cơ phục vụ thí nghiệm thực hành điện “

Nội dung báo cáo gồm 4 chương:

Chương I Tổng quan về bảng thí nghiệm, thực hành điện

Chương này chúng ta tiến hành nghiên cứu một cách tổng quan về các mạng không dây và hệ cảm biến

Chương II Giới thiệu khí cụ và dụng cụ sử dụng

Chương này chúng ta tiến hành nghiên cứu hoạt động và cấu trúc của các linh kiện sử dụng trên bảng mạch

Chương III Thiết kế và chế tạo bảng mạch điều khiển động cơ phục vụ thí nghiệm, tực hành điện

Chương này chúng ta tiến hành thiết kế sơ đồ và cách bố trí các khí cụ trên bảng thí nghiệm Tiến hành chế tạo và khảo sát hoạt động của bảng mạch

Chương IV Ứng dụng của mạch qua một số bài thí nghiệm

Chương này ta tiến hành khảo sát thực tế mạch qua một số bài thí nghiệm sử dụng các khí cụ trong bảng mạch

Phần kết luận đánh giá chất lượng hệ thống hoạt động đưa ra các ưu, nhược điểm của hệ thống từ đó đưa ra các định hướng để hoàn thiện hệ thống hơn

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp do còn hạn chế về thời gian, tài liệu và trình

độ còn nên không tránh khỏi có thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn

Chương I TỔNG QUAN VỀ BẢNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ĐIỆN 1.1 Lịch sử phát triển

Từ thời cổ đại người ta đã biết đến và nghiên cứu các hiện tượng điện, theo Việt Nam thư quán thì từ năm 600 trước Công nguyên, những người Hy Lạp cổ đã biết rằng nếu cọ xát hổ phách thì nó có thể hút được những mẩu giấy Cho đến trước năm 1672 cũng chưa có một tiến bộ nào trong việc nghiên cứu về điện

Vào năm 1672, ông Otto Fon Gerryk khi để tay bên cạnh quả cầu bằng lưu huỳnh đang quay đã nhận được sự tích điện lớn hơn Vào năm 1729, ông Stefan Grey

đã tìm ra rằng có 1 số chất, trong đó có kim loại, có thể dẫn điện Nhưng chất như vậy gọi là những chất dẫn điện Ông ta cũng phát hiện ra rằng, những chất khác như thuỷ tinh, lưu huỳnh, hổ phách và sáp không dẫn điện Những chất đó được gọi là những chất cách điện

Bước tiến tiếp theo trong việc nghiên cứu về dòng điện là vào năm 1733 khi một người Pháp có tên là Duy Phey tìm ra vật tích điện dương và vật tích điện âm, mặc dù ông cho rằng đó là 2 loại điện khác nhau Bedzamin Franklin là người đầu tiên thử giải thích thế nào là dòng điện Theo ông tất cả các chất trong tự nhiên đều có chứa

"chất lỏng điện" Khi 2 chất va chạm vào nhau thì một số "chất lỏng" của chất này sẽ

bị lấy sang chất khác Ngày nay chúng ta nói "chất lỏng" được cấu tạo từ những điện

tử mang điện tích âm Bộ môn khoa học nghiên cứu về điện phát triển rầm rộ từ năm

1880 khi mà Alexandro Volta đã sáng chế ra pin Phát minh này đã mang đến cho loài người nguồn năng lượng thường xuyên và kéo theo nó tất cả những phát minh quan trọng nhất trong lĩnh vực này

Theo Bách khoa toàn thư mở Wikipedia thì Bá tước Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (18/2/1745 - 5/1827) là một nhà vật lý học người Ý Ông là người đã có công phát minh ra pin điện và tên của ông được đặt theo đơn vị điện thế volt (ký hiệu V) Từ sau những năm 1765, ông bắt đầu quan tâm đến hiện tượng tĩnh điện và nghiên cứu về nó và cho đến năm 1769 cuốn sách về tĩnh điện của ông đã được ra mắt: "Về sự hấp dẫn của điện" giải thich về một số hiện tượng tĩnh điện

Mặc dù lý thuyết về điện mới thực sự phát triển từ thế kỷ 17 và 18 Tuy thế, những ứng dụng của điện trong giai đoạn này vẫn còn ít cho đến cuối thế kỷ 19 với sự bùng nổ của ngành kỹ thuật điện đưa nó vào ứng dụng trong công nghiệp và sinh hoạt

hàng ngày Sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật và công nghệ điện đã làm thay đổi nền công nghiệp chạy bằng hơi nước trước đó cũng như thay đổi xã hội loài người Tính linh hoạt của điện cho phép con người có thể ứng dụng nó vào vô số lĩnh vực như giao thông, ứng dụng nhiệt, chiếu sáng, viễn thông, và máy tính điện tử Năng lượng điện ngày nay trở thành xương sống trong mọi công nghệ hiện đại

Hiện nay, điện được phân ra thành 2 ngành lớn là ngành điện công nghiệp và ngành điện dân dụng

1.2 Điện công nghiệp

1.2.1 Khái niệm

Ngành Điện Công Nghiệp là ngành phát triển hệ thống truyền tải điện phục vụ hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, thương mại dịch vụ, dân sinh Trong đó nhu cầu thực hiện các công việc kỹ thuật rất lớn, vì vậy các đơn vị đào tạo có nhiều chương trình đào tạo cấp độ trung cấp nghề, cao đăng nghề để đào tạo người học có được các kiến thức-kỹ năng để đáp ứng các yêu cầu lao động kỹ thuật

1.2.2 Học điện công nghiệp là học gì?

a) Kiến thức

Người học được trang bị kiến thức về nguyên tắc, nguyên lý hoạt động của hệ thống điện công nghiệp Từ những kiến thức cơ bản đó, người học được tích lũy các kiến thức chuyên ngành để thực hiện thiết kế hệ thống điện công nghiệp, truyền tải điện, phân phối điện, đưa điện đến đơn vị sử dụng Kiến thức để xây dựng hệ thống điện công nghiệp trong các nhà máy đảm bảo an toàn, chi phí thấp, chất lượng cao Và

để đảm bảo người kỹ sư điện có thể thiết kế, thi công tốt các hệ thống điện công nghiệp trong các nhà máy, kiến thức về các máy móc sử dụng điện công nghiệp không thể thiếu trong chương trình đào tạo

Phân tích hoạt động các hệ thống phát, truyền tải, đặc biệt là phân phối và tiêu thụ điện; hệ thống chiếu sáng; hệ thống chống sét; hệ thống an ninh, an toàn điện Thiết kế, triển khai, xây dựng, vận hành và bảo trì hệ thống phân phối điện năng khu công nghiệp; mạng động lực phân xưởng, xí nghiệp; hệ thống chiếu sáng dân dụng

và công nghiệp; hệ thống chống sét và nối đất; hệ thống bảo vệ-an ninh, an toàn điện

Tính toán, thiết kế, sửa chữa, phát huy hết năng suất và đảm bảo tính năng tối

ưu của thiết bị trong hệ thống và tiết kiệm năng lượng

b) Kỹ năng, kỹ xảo

Kỹ năng sử dụng dụng cụ đo, lắp ráp và sửa chữa các thiết bị chiếu sáng Sửa chữa và quấn mới máy biến áp công suất nhỏ, vận hành, bảo dưỡng và quấn mới động

cơ điện một pha, vận hành, bảo trì động cơ điện 3 pha

Kỹ năng khảo sát, vẽ sơ đồ khai triển dây quấn; đấu dây vận hành các loại máy điện một chiều và xoay chiều Kiểm tra và xác định cực tính dây quấn máy điện quay

Kỹ năng quấn dây các loại máy điện quay: Máy điện không đồng bộ 1 pha, 3 pha, động cơ xoay chiều có vành góp

Kỹ năng thiết kế, lắp đặt, vận hành mô hình hệ thống cung điện của hộ tiêu thụ, đường dây – trạm biến áp, nhà máy điện và hệ thống bảo vệ relay

Kỹ năng đo các đại lượng không mang điện trên cơ sở phương pháp đo điện, ứng dụng trong việc thiết kế và vận hành các hệ thống đo

Kỹ năng sử dụng phần mềm Power World Simulator (PWS) và đặc biệt là khai thác các khả năng của công cụ Power System Blockset trong Matlab nhằm mô phỏng các hành vi của hệ thống cung cấp điện trong điều kiện vận hành cũng như sự cố

Kỹ năng thiết kế hệ thống điện, mạng điện phân phối, mạng cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp, tác dụng của tụ bù dọc và tụ bù ngang, các kiến thức về tính toán kinh tế hệ thống điện

Kỹ năng lập trình điều khiển: lập trình vi xử lý cơ bản, PLC cơ bản, lập trình thời gian thực, lập trình giao diện người máy (HMI)

1.2.3 Đặc trưng ngành nghề

Phân tích hoạt động các hệ thống phát, truyền tải, đặc biệt là phân phối và tiêu thụ điện; hệ thống chiếu sáng; hệ thống chống sét; hệ thống an ninh, an toàn điện Thiết kế, triển khai, xây dựng, vận hành và bảo trì hệ thống phân phối điện năng khu công nghiệp, khu dân cư; mạng động lực phân xưởng, xí nghiệp; hệ thống chiếu sáng dân dụng và công nghiệp; hệ thống chống sét và nối đất; hệ thống bảo vệ-an ninh, an toàn điện

Tính toán, thiết kế, sửa chữa, phát huy hết năng suất và đảm bảo tính năng tối

ưu của thiết bị trong hệ thống và tiết kiệm năng lượng

Sửa chữa, vận hành và kiểm tra các loại thiết bị điện, máy điện ba pha, máy điện một pha, máy điện một chiều và máy biến áp trong công nghiệp và dân dụng

1.2.4 Tiềm năng phát triển

Ý nghĩa kinh tế - chính trị - xã hội: ngành điện công nghiệp có ý nghĩa then chốt trong việc phát triển kinh tế xã hội ở việt nam, và cũng là ngành tiên phong cho công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

Sự phát triển của lĩnh vực trong giai đoạn hiện nay: hiện nay, hàng năm nhu cầu

sử dụng điện không ngừng tăng lên, do đó nhà nước và các công ty điện tiếp tục xây dựng các nhà máy sản xuất điện, phát triển mạng lưới điện

Hướng phát triển trong thời gian tới: tiếp tục phát triển mạng lưới điện, phát triển các nhà máy nhiệt điện, đặc biệt là xây dựng các nhà máy điện hạt nhân

Cơ hội nghề nghiệp và vị trí lao động:

- Cơ hội làm việc tại nhà máy sản xuất điện

- Cơ hội làm việc tại các bộ phận quản lý, vận hành, bảo trì mạng lưới điện công nghiệp

- Cơ hội làm việc cho các công ty xây lắp điện với nhiều vị trí khác nhau như:

bộ phận thiết kế mạng lưới điện công nghiệp, bộ phận quản lý – sản xuất thiết bị điện công nghiệp…

- Cơ hội làm việc tại các nhà máy sản xuất: vận hành và bảo trì mạng lưới điện công nghiệp trong nội bộ công ty

1.3.2 Những công việc cho ngành diện dân dụng

+ Lắp đặt và bảo trì máy phát điện: bao gồm những phần việc như sửa chữa, lắp đặt và bảo dưỡng các máy phát điện một pha, quấn dây, sửa chữa các mạch tự động của máy

+ Lắp đặt và vận hành động cơ không đồng bộ ba pha: thực hiện các công đấu dây, lắp đặt để tạo chiều quay cho động cơ hoặc đảo dòng điện chiều xoay chiều

+ Lắp đặt, sửa chữa thiết bị điện gia dụng: sửa chữa, lắp đặt các loại quạt, đèn, máy bơm, điều hòa, lò vi sóng, bàn ủi, bếp điện, bình nước nóng

+ Lắp đặt, bảo trì máy biến áp: lắp mạch, quấn dây, sửa chữa mạch tự động, chỉnh lưu cho máy biến áp

+ Lắp đặt, bảo trì thiết bị điều khiển và cảnh báo: lắp các mạch điện chiếu sáng, báo cháy, chống trộm, cửa tự động

+ Lắp đặt, sửa chữa hệ thống điện dân dụng: nối dây, đi dây điện, lắp đặt hệ thống ống luồn, lập bảng điện điều khiển, hệ thống ổ cắm; lắp đặt hệ thống đèn cao áp, đèn chiếu sáng

+ Thực hiện các công việc bổ trợ nghề: đục kim loại, cưa, khoan, cắt, mài, hàn thiếc, uống ống, tạo ren

+ Ngoài 7 công việc mang tính chuyên môn kể trên thì người học sửa chữa điện dân dụng còn có thể thực hiện những công việc khác như thực hiện các biện pháp an toàn lao động và quản lý công việc Tuy nhiên những công việc này thường dành cho những người đã có kinh nghiệm công việc lâu năm đảm nhiệm

1.3.3 Cấp bậc của ngành điện dân dụng

+ Tại Việt Nam chia ra làm 7 bậc thợ để chỉ rõ trình độ của người học tương ứng theo các cấp độ

+ Theo đó những người học sơ cấp nghề với thời gian học dưới một năm sau khi tốt nghiệp là thợ bậc 2/7

+ Nếu học trung cấp nghề thì là bậc 3/7,

+ Cao đẳng sẽ là bậc 4/7 và Đại học là 5/7

+ Những ai muốn được công nhận tay nghề cao hơn với mức tối đa là 7/7 thì phải tham gia các kỳ thi tay nghề hàng năm

+ Trong đó hầu hết các công việc mà hiện tại một người công nhân điện gia dụng có thể làm chỉ dừng ở mức 2/7 tức tương ứng với mức sơ cấp nghề

1.3.4 Tương lai ngành điện dân dụng

Sửa chữa điện dân dụng là một trong những ngành tuy không mới nhưng lại luôn luôn cần thiết trong cuộc sống thường nhật Hiện nay ngành này đang rất thiếu lao động mà một phần nguyên nhân là do nhiều người cho rằng sửa chữa điện dân dụng chỉ đơn thuần là lắp đặt các đường điện trong nhà hay sữa chữa những đồ điện đơn giản nên thu nhập thấp Thực tế, đó chỉ là một phần trong những công việc

mà một người thợ điện dân dụng phải học và có thể làm việc

Trong khi một số những ngành nghề khác bị ảnh hưởng bởi tính thời vụ hay sự tăng giảm của nền kinh tế Thì sửa chữa điện dân dụng hầu như không bị ảnh hưởng quá nhiều, bởi lẽ lắp đặt, sửa chữa các thiết bị điện trong nhà là những nhu cầu bắt buộc

Các công ty, doanh nghiệp vẫn luôn cần phải có một đội ngũ các nhân viên kỹ thuật điện nhằm đảm bảo tính ổn định và nhanh chóng khắc phục sự cố về điện trong sản xuất

1.4 Giới thiệu chung về đề tài

1.4.1 Đặt vấn đề

Hiện nay ớ nước ta các nghành công nghiệp đang rất phát triển, các nghành công nghiệp điện đang cần rất nhiều nhân lực hiểu biết về điện để phục vụ đặc biệt là bên phần điện động cơ

Vì vậy cùng với sự phát triển đó, để giúp cho sinh viên tiếp cận gần hơn với các thiết bị điện, khí cụ điện sử dụng trong các loại mạch cho động cơ hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý làm việc, nắm được các hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa chúng

Do đó em cùng với sự giúp đỡ của thầy giáo ThS Phạm Mạnh Toàn đã xây dựng nên mô hình bảng mạch điều khiển động cơ phục vụ cho thí nghiệm thực hành

1.4.2 Mục đích của đề tài

Hiểu được tầm quan trọng của việc tiếp cận và hiểu về bảng mạch điện điều khiển động cơ trong học tập và công việc sau này và để nâng cao hiệu quả cho việc sử dụng các thiết bị và khí cụ điện hợp lý và an toàn nên em đã tạo ra một bảng mạch

điện thực hành Mục đích của nó là để học sinh, sinh viên có thể từ đó tìm hiểu và rút

ra được những bài học bổ ích cho mình Từ nguyên lí được học ở trên sách vở, giáo viên thì sau khi được thực hành trên bộ thực hành điện thu nhỏ sinh viên sẽ dễ dàng nắm bắt được nguyên lí làm việc của các thiết bị điện

+ Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị theo các qui định về an toàn lao động + Sử dụng thành thạo các loại máy đo thông dụng để đo kiểm, xác định lỗi và sửa chữa các thiết bị điện gia dụng theo các thông số của nhà sản xuất

+ Lắp đặt được mạng chiếu sang cho gia đình theo bản vẽ

+ Lắp đắt được mạng điện động lực cho các động cơ một pha, ba pha dùng trong gia đình theo tiêu chuẩn điện việt nam

1.4.3 Đối tượng và phạm vị nghiên cứu

Đối tượng chính muốn hướng đến đó là sinh viên đang học tập ngành điện-điện

tử tại Trường Đại học Vinh Chúng em là khóa đầu tiên của ngành nên cũng tự làm được riêng cho mình một sản phẩm để các em khóa sau có thể nhìn vào đó học tập và làm được những sản phẩm tốt hơn, độc đáo hơn nữa

Đây là sản phẩm bộ thực hành điện động cơ đơn giản nên việc nghiên cứu chưa được sâu, sơ đồ nguyên lí còn khá sơ lược vì thế trong tương lai em sẽ cố gắng thiết kế được những sản phẩm tốt hơn nữa dựa trên nền tảng các kiến thức đã được học tập trên ghế nhà trường và sự tận tình chỉ bảo của giáo viên

Chương II GIỚI THIỆU KHÍ CỤ VÀ DỤNG CỤ SỬ DỤNG 2.1 Giới thiệu các khí cụ sử dụng trong bảng thực hành thí nghiệm

2.1.1 Aptomat

Aptomat là một khí cụ điện dùng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ quá tải ngắn mạch, sụt áp, … đôi khi trong kỹ thuật cũng sử dụng aptomat để đóng cắt không thường xuyên các mạch làm việc ở chế độ bình thường

Hình 2.1.1 Aptomat

• Chức năng của aptomat

Aptomat (MCB hay MCCB) thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang) hoặc ba tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang) Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính

• Một aptomat cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Chế độ làm việc định mức của aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số dòng điện định mức chạy qua aptomat lâu bao nhiêu cũng được.

- Aptomat phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể đến vài chục kilo Ampere (kA) Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức (Idm)

- Để nâng tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, aptomat phải có thời gian cắt bé

Như vậy khi lắp đặt aptomat cần phải tính toán phụ tải sau đó chọn aptomat tiêu chuẩn phù hợp với tải để lắp đặt, nếu không aptomat sẽ không bảo vệ được hệ thống như hệ thống lạnh, một dây chuyền công nghệ nào đó …

• Phân loại:

Trong thực tế hiện nay aptomat thường chỉ có ba loại đó là:

- Loại bảo vệ dòng (quá tải, ngắn mạch ….)

- Loại bảo vệ điện áp (mạng lưới có điện áp không ổn định hay sụt áp …)

- Loại thứ ba là kết hợp của hai loại trên

• Cấu tạo

Kết cấu các aptomat rất đa dạng và được chia theo các chức năng bảo vệ: aptomat dòng điện cực đại, aptomat dòng điện cực tiểu, aptomat điện áp thấp, … Sau đây là nguyên tắc cấu tạo của một số aptomat vừa nêu

Nguyên tắc cấu tạo của aptomat dòng cực đại được trình bài trên Aptomat dòng cực tiểu có nguyên tắc cấu tạo như Còn nguyên tắc cấu tạo của aptomat điện áp thấp

+ Aptomat bảo vệ quá dòng cực đại

Cấu tạo cụm bảo vệ quá dòng

Hình 2.1.2 Aptomat cực đại

1 – Nút nhấn làm việc (Reset)

2 – Ngàm giữ tiếp điểm làm việc

3 – Phần ứng

4 – Lõi thép

5 – Cuộn dây dòng điện

6 – Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm

7 – Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm và nút ấn

• Nguyên lý làm việc

Nguyên lý làm việc cụm bảo vệ quá tải và ngắn mạch xem hình 1

Khi dòng điện từ phụ tải chạy qua cụm bảo vệ quá dòng thì lực điện từ sinh ra ở cuộn dây được xác định theo công thức:

F = Idm W < Floxo (6)

Trong đó: W là số vòng của cuộn dây (5)

Iđm dòng điện định mức

F lực điện từ sinh ra ở cuộn dây (5)

F lo xo (6) lực đàn hồi của lò xo (6)

Khi gặp sự cố ngắn mạch hay quá tải thì Iđm tăng lên làm cho lực điện từ F sinh

ra trên cuộn dây (5) tăng lên và lớn hơn lực đàn hồi lò xo số (6) F ≥ Floxo, do đó lõi thép số (4) sẽ hút phần ứng số (3) xuống, dẫn đến ngàm số (2) hở ra, lò xo (7) mang cơ cấu tiếp điểm số (1) kéo tiếp điểm số (1) mở ra, cuối cùng mạch điện sẽ bị ngắt, ngừng toàn bộ quá trình hoạt động của hệ thống

+ Aptomat bảo vệ dòng cực tiểu

Cấu tạo và nguyên tắc làm việc

Hình 2.1.3 Cụm bảo vệ dòng cực tiểu

1 - cuộn điện từ, 2 - nắp tự động, 3 - lò xo Bình thường dòng điện làm việc lớn hơn dòng cắt nên cuộn điện từ (1) đủ lực hút

để hút nắp từ động (2) kéo đưa tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh và mạch được đóng kín

Khi dòng giảm thấp hơn dòng cắt thì cuộn (1) không đủ từ lực giữ kính mạch nữa nên bị lò xo (3) kéo nắp từ động (2) ra và tiếp điểm bị mở, dòng điện bị cắt

+ Aptomat bảo vệ sụt áp

Cấu tạo cụm bảo vệ điện áp

Hình 2.1.4 Cấu tạo cụm bảo vệ điện áp thấp

1 – Nút nhấn làm việc (reset)

2 – Ngàm giữ tiếp điểm làm việc

3 – Phần ứng

4 – Lõi thép

5 – Cuộn dây dòng điện

6 – Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm

7 – Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm

Nguyên lý làm việc cụm bảo vệ điện áp

Nguyên lý làm việc cụm bảo vệ sụt áp xem hình 3

Khi ở chế độ U = Uđm lực điện từ sinh ra trên cuộn dây số (5) vừa đủ hút lò xo (6) xuống

Khi điện áp lưới điện Unguon đủ định mức thì lực điện từ F sinh ra trên cuộn dây số (6) đủ để cho lõi thép (4) hút phần ứng số (3) xuống, giữ cho ngàm số (2) ở vị trí đúng và các tiếp điểm (1) đều đóng, khi điện áp lưới giảm (Unguon giảm) nó sẽ kéo theo lực điện từ sinh ra trên cuộn dây giảm (F giảm), lò xo số (6) sẽ kéo ngàm số (2)

bật ra, lò xo số (7) sẽ tác động làm cho ba tiếp điểm số (1) sẽ bị mở ra ngắt mạch điện

để bảo vệ hệ thống Chú ý nút ấn số (1) có vai trò như nút reset

• Chọn aptomat

Điều kiện để chọn Aptomat là: Iaptomat ≥ (1.25 ÷ 1.5) Iđm, vì vậy tính toán chọn lắp đặt trong thực tế phải dựa vào bất đẳng thức trên Chủ yếu dựa vào:

- Dòng điện tính toán đi trong mạch

- Dòng điện quá tải

- Tính thao tác có chọn lọc

Ngoài ra, lựa chọn aptomat còn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải, aptomat không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn thường xảy ra trong điều kiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động, dòng điện đỉnh trong phụ tải công nghệ

Yêu cầu chng là dòng điện định mức của móc bảo vệ Iaptomat không được bé hơn dòng điện tính toán Itt của mạch: Iaptomat ≥ Itt

Chú ý: Do khi có điện trở lại, tất cả thiết bị điện khởi động cùng lúc, các thiết bị

có công suất lớn như: máy điều hòa không khí, tủ lạnh, máy giặt cùng khởi động, nên tổng dòng là rất lớn từ 3-10 lần so với lúc hoạt động ổn định tác động đến aptomat bảo

vệ Vì thế khi bị cúp điện nên ngắt tất cả các thiết bị điện có công suất lớn, sau khi có điện trở lại mới khởi động lại từng thiết bị trên nếu có nhu cầu

2.1.2 Cầu chì

Năm 1847, Breguet khuyến cáo dùng các thiết bị dẫn dòng nhằm tránh cho các trạm điện báo bị sét đánh, bằng cách tan chảy để trở nên nhỏ hơn, các dây này có thể bảo vệ hệ thống điện trong toà nhà.Hàng loạt các dây và các tấm vật liệu dễ nóng chảy được lắp đặt nhằm bảo vệ cáp điện báo và hệ thống chiếu sáng tại Mỹ vào các năm

Hình 2.1.5 Cầu chì Phân theo môi trường hoạt động

Phân theo số lần sử dụng

Có loại cầu chì dùng một lần rồi bỏ, loại khác có thể thay dây chì mới để tiếp tục

sử dụng và có loại có thể tự nối lại mạch điện sau khi ngắt mà không cần con người nhờ cấu tạo bằng chất dẻo

Các thông số cơ bản

• N: Giới hạn mà cầu chì không tự ngắt mạch điện

• Tốc độ: cầu chì có thể ngắt ngay khi quá tải hoặc nhanh chậm một khoảng thời gian ngắn định trước theo thông số này

• I2 t: Thước đo khả năng bảo vệ hiệu quả các hư hỏng mạch điện của cầu chì

• Năng lực bẻ gãy

• Xếp hạng điện áp:

• Điện thả: khả năng thích nghi với các môi trường hoạt động khác nhau, thông số này không quan trọng với cầu chì truyền thống nhưng khá quan trọng với cầu chì bằng chất dẻo có khả năng tự động nối lại mạch sau khi đứt

• Chênh lệch nhiệt độ môi trường: giảm ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường tới hoạt động của cầu chì

Hình 2.1.6 Đèn báo 220v

2.1.4 Nút nhấn

Hình 2.1.7 Nút nhấn 4 chân nhấn nhả

Là thiết bị dùng để tác động lên mạch, đóng ngắt mạch thủ công

Nút nhấn có nhiều loại khác nhau

- Nút nhấn 2 chân giữ

- Nút nhấn 2 chân nhấp nhả

- Nút nhấn 4 chân giữ

- Nút nhấn 4 chân nhấn nhả

- Nút nhấn 6 chân

-

2.1.5 Rơ le thời gian

Rơ le thời gian là thiết bị có tiếp điểm (đóng lại hoặc mở ra) chậm hơn so với

thời điểm nhận (được) tín hiệu điều khiển Có thể điều chỉnh độ trì hoãn về thời gian của RTG Dùng trong các sơ đồ bảo vệ và tự động, trong những hệ thống điều khiển các quá trình công nghệ Rơle thời gian là có chức năng tạo ra thời gian duy trì cần thiết khi truyền tín hiệu từ một thiết bị này sang một thiết bị khác

Hình 2.1.8 Rơ le thời gian dùng nguồn 220V

Các loại rơle thời gian

Sau đây là các loại rơle thời gian

- Rơ le thời gian điện tử