CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ THIẾT KẾ
3.5 Lựa chọn và tính toán thiết bị mạch động lực
3.5.1. Relay a. Tổng quan:
Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện. Nói là một công tắc vì rơ le có 2 trạng thái ON và OFF. Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua rơ le hay không.
Hình 3.13: Relay b. Nguyên lý hoạt động
Hình 3.14: Nguyên lý hoạt động rơ le
Rơ le điện từ hoạt động dựa trên nguyên tắc của một lực hút điện từ. Khi mạch của rơle cảm nhận được dòng sự cố, nó sẽ cung cấp năng lượng cho trường điện từ tạo ra từ trường tạm thời. Từ trường này di chuyển phần ứng rơle để mở hoặc đóng các kết nối. Rơle công suất nhỏ chỉ có một tiếp điểm và rơle công suất cao có hai tiếp điểm để mở công tắc.
Phần bên trong của rơle được hiển thị trong hình dưới đây. Nó có lõi sắt được quấn bởi một cuộn điều khiển. Việc cung cấp điện được cung cấp cho cuộn dây thông qua các tiếp điểm của tải và công tắc điều khiển. Dòng điện chạy qua cuộn dây tạo ra từ trường xung quanh nó. Do từ trường này, cánh tay trên của nam châm thu
44
hút cánh tay dưới. Do đó đóng mạch, làm cho dòng chảy qua tải. Nếu tiếp điểm đã được đóng, thì nó sẽ di chuyển ngược lại và do đó mở các liên hệ.
Trên rơ le có 3 kí hiệu là: NO, NC và COM:
- COM (common): là chân chung, nó luôn được kết nối với 1 trong 2 chân còn lại.
Còn việc nó kết nối chung với chân nào thì phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của rơ le;
- NC (Normally Closed): Nghĩa là bình thường nó đóng. Nghĩa là khi rơ le ở trạng thái OFF, chân COM sẽ nối với chân này;
- NO (Normally Open): Khi rơ le ở trạng thái ON (có dòng chạy qua cuộn dây) thì chân COM sẽ được nối với chân này.
Kết nối COM và NC khi bạn muốn có dòng điện cần điều khiển khi rơ le ở trạng thái OFF. Và khi rơ le ON thì dòng này bị ngắt; ngược lại thì nối COM và NO.
c. Cách chọn rơ le phù hợp
Bạn cần phải quan tâm đến kích thước và kiểu chân để chọn một rơ le phù hợp với mạch điện của mình.
Bạn cần phải quan tâm đến điện áp điều khiển cuộn dây của rơ le. Có thể là 5V, 12V hoặc 24V. Mạch bạn thiết kế cung cấp điện áp nào
Bạn phải quan tâm đến điện trở của cuộn dây. Vì điều này sẽ ảnh hưởng đến dòng cần cung cấp cho cuộn dây hoạt động I = U / R.
3.5.2. Công tắc tơ a. Định nghĩa
Công tắc tơ (Contactor) hay còn gọi là khởi động từ là khi điện hạ áp thực hiện việc đóng cắt thường xuyên các mạch điện động lực. Công tắc tơ là thiết bị điện đặc biệt quan trọng trong hệ thống điện. Nhờ có công tắc tơ ta có thể điều khiển các thiết bị như động cơ, tụ bù, hệ thống chiếu sáng,... thông qua nút nhấn, chế độ tự động hoặc điều khiển từ xa.
b. Phân loại
Theo nguyên lý truyền động người ta chia công tắc tơ thành các loại sau:
- Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng điện từ;
- Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng thủy lực;
- Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng khí nén;
- Công tắc tơ không tiếp điểm.
Theo dạng dòng điện trong mạch:
- Công tắc tơ điện một chiều dùng để đóng ngắt mạch điện một chiều. Nam châm điện của nó là nam châm điện một chiều;
- Công tắc tơ điện xoay chiều dùng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều. Nam châm điện của nó là nam châm điện xoay chiều.
Ngoài ra trên thực tế còn có loại công tắc tơ sử dụng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều, nhưng nam châm điện của nó là nam châm điện một chiều.
45 c. Các yêu cầu cơ bản của công tắc tơ
- Điện áp định mức (Là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng/cắt): có các cấp: + 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều.
- Cuộn hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85% đến 105%Uđm. - Dòng điện định mức : Là dòng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn - lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian công tắc tơ ở trạng thái đóng không lâu quá 8 giờ.
Công tắc tơ hạ áp có các cấp dòng thông dụng: 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300, 600A). Nếu đặt công tắc tơ trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dòng điện định mức nhỏ hơn nữa.
d. Tính chọn công tắc tơ
Động cơ sử dụng trong hệ thống có các thông số sau:
- = 30kW - = 220V
=
=
Chọn loại công tắc tơ có: = 220V, = 150A.
3.5.3. ÁPTÔMÁT a. Định nghĩa
Aptomat là tên thường gọi của thiết bị đóng cắt tự động (cầu dao tự động).
Trong tiếng Anh thiết bị đóng cắt là Circuit Breaker (viết tắt là CB). Aptomat có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch trong hệ thống điện. Một số dòng Aptomat có thêm chức năng bảo vệ chống dòng rò được gọi là aptomat chống rò hay aptomat chống giật. Aptomat đôi khi còn được gọi theo cách ngắn gọn là Át.
46
Hình 3.15: APTOMAT
b. Chức năng
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.
c. Yêu cầu cơ bản của APTOMAT
- 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 …
d. 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 …);
47 - Loại thứ ba là kết hợp của hai loại trên.
e. Chọn APTOMAT
Điều kiện để chọn Aptomat là: ≥ (1.25 1.5). , vì vậy tính toán chọn lắp đặt trong thực tế phải dựa vào bất đ ng 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 của mạch: ≥ .
Động cơ sử dụng trong hệ thống có các thông số sau:
- = 30kW - = 220V
=
=
=1,5.136=204 A
Vậy ta chọn loại aptomat có dòng là: = 204 (A).
47