Giáo trình môn Khí cụ điện

108 trang hapham 2910

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình môn Khí cụ điện", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_mon_khi_cu_dien.pdf

Nội dung text: Giáo trình môn Khí cụ điện

Giỏo trỡnh Khớ cụ điện
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Phần I Khí cụ điện vμ trang bị điện Ch−ơng I Mối ghép tiếp xúc điện 1.1.Khái niệm vμ phân loại mối ghép Tiếp xúc điện 1.1.1. khái niệm - Theo cách hiểu thông th−ờng chỗ tiếp xúc điện là nơi gặp gỡ chung của 2 hay nhiều vật dẫn để dòng điện đi từ vật dẫn này sang vạt dẫn khác. Bề mặt tiếp xúc giữa các vật dẫn gọi là bề mặt tiếp xúc điện. - Tiếp xúc điện là một phần rất quan trọng của khí cụ điện trong thời gian hoạt động đóng mở , chỗ tiếp xúc sẽ phát nóng mài mòn do va đập, ma sát, đặc biệt sự hoạt động có tính chất huỷ hoại của hồ quang. Do đó tiếp xúc điện phải thoả mãn các yêu cầu sau: + Thực hiện tiếp xúc chắc chắn đảm bảo. + Sức bền cơ khí cao. + Không phát nóng quá giá trị cho phép đối với dòng điên định mức. + ổn định nhiệt điện động và lực điện động khi có dòng điện ngắn mạch cực đại đi qua. + Chịu đ−ợc tác dụng của môi tr−ờng xung quanh ở nhiệt độ cao ít bị oxy hoá - Bề mặt tiếp xúc: Tiếp xúc giữa hai vật dẫn không đ−ợc thực hiện trên toàn bề mặt mà chỉ có một số điểm tiếp xúc. Đó chính là các đỉnh có bề mặt nhỏ để dẫn dòng điện đi qua vì bề mặt tiếp xúc có dạng không phẳng tuyệt đối mà mắt th−ờng không nhìn thấy đ−ợc. Khi có lực F tác dụng thì các đỉnh sẽ biến dạng trở thành những bề mặt tiếp xúc đồng thời.Do vậy muốn tiếp xúc tốt ta phải làm sạch bề mặt tiếp xúc, điện trở tiếp xúc phải nhỏ, lực đủ lớn để tác dụng lên bề mặt tiếp điểm. - Nếu gọi S là tổng diện tích tiếp xúc thực tế, σ là ứng suất biến dạng của vật liệu (còn gọi là hệ số chống dập nát), d−ới tác dụng của lực F thì ta có: F S = σ Trị số σ đ−ợc tra theo bảng. Ví dụ: Xác định S của hai thanh góp phân phối bằng nhôm đ−ợc ép bằng lực F=7000N, 2 2 biết điện tích tiếp xúc biểu kiến Sbk = 40x40 =1600mm , σ nhôm = 883N/mm Giải F 7000 áp dụng công thức: S = = ≈ 7,9 mm2 δ 883 1
Simpo PDF Merge and Split Unregistered VersionS - Tính theo phần trăm là: S% = .100 = 100 = 0,5% Sbk 1600 1.1.2.Phân loại: Dựa vào mối liên kết tiếp xúc ng−ời ta chia tiếp xúc điện ra làm 2 ph−ơng thức, mỗi ph−ơng thức có 3 dạng * Theo ph−ơng thức đóng mở có 3 dạng sau + Tiếp xúc cố định là loại tiếp xúc không tháo lắp giữa 2 vật dẫn mà nó đ−ợc ghép với nhau bằng ốc vít, bu lông, đinh tán, hàn, ép, kẹp .Ví dụ ghép giữa hai thanh cái với nhau hoặc giữa thanh cái với dây dẫn, giữa dây dẫn với đầu cốt vvv + Tiếp xúc đóng cắt: Là tiếp xúc giữa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động của thiết bị đóng cắt.ở chế độ đóng 2 tiếp xúc đóng chặt với nhau còn ở chế độ cắt mạch thì chúng tách rời nhau ra. Ví dụ ở cầu dao, áp tô mát .vvv + Tiếp xúc tr−ợt: là tiếp xúc giữa vật dẫn chuyển động và vật dẫn tĩnh. Ví dụ nh− ở cổ góp, vành tr−ợt của máy điện, biến trở, công tắc xoay vvv *Theo bề mặt tiếp xúc có 3 dạng sau + Tiếp xúc điểm: Là tiếp xúc giữa mặt cầu - phẳng, cầu- cầu th−ờng gặp ở các thiết bị đóng cắt có dòng điện bé d−ới 10A +Tiếp xúc mặt:Là tiếp xúc giữa 2 phần của mặt phẳng th−ờng gặp ở các thiết bị có dòng điện lớn đến hàng ngàn ăm pe + Tiếp xúc đ−ờng: Là tiếp xúc giữa mặt trụ - phẳng giữa 2 mặt trụ th−ờng gặp ở các thiết bị có dòng điện trung bình cỡ vài chục đến vài trăm ăm pe 1.2.Các hình thức nối tiếp xúc 1.2.1. Tiếp xúc điểm- đặc điểm và ứng dụng -Đặc điểm: Giảm sự phát sinh hồ quang - ứng dụng: ở công tắc tơ, rơ le trung gian 1.2.2 Tiếp xúc mặt- đặc điểm và ứng dụng - đặc điểm:Giảm điện trở tiếp xúc, tăng khả năng ngắt dòng - ứng dụng: ở cầu dao, áp tô mát, bộ khống chế 1.2.3.Tiếp xúc đ−ờng - đặc điểm và ứng dụng - đặc điểm: Giảm sự phát sinh hồ quang - ứng dụng: 1.2.4.Tiếp xúc cắm kẹp: + Đặc điểm của tiếp xúc này chắc chắn + Ví dụ: Tiếp xúc của cầu dao, ổ cắm, phích cắm vvv 1.2.5.Tiếp xúc ngón: + Đặc điểm của tiếp xúc nàylà sự kết hợp của tiếp điểm đóng mở và tiếp xúc điểm do đó tốc độ đóng ngắt nhanh, hạn chế tia hồ quang + Ví dụ: Nh− tiếp điểm của áp tô mát, công tắc tơ 2
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1.2.6.Tiếp xúc bắc cầu + đặc điểm: là sự kết hợp của tiếp xúc đóng mở và tiếp xúc mặt đồng thời nhờ tính chất bắc cầu nên hạn chế đ−ợc tia hồ quang nh−ng có nh−ợc điểm công suất tải không cao +Ví dụ : Công tắc tơ, rơ le vvv 1.2.7.Tiếp xúc thuỷ ngân : Đây là sự tiếp xúc của kim loại lỏng nh− tiếp xúc của đèn thuỷ ngân cao áp 1.2.8.Tiếp xúc tr−ợt: th−ờng ứng dụng làm cổ góp trong máy điện một chiều. Công tắc xoay, biến trở. đặc điểm của loại này có khả năng chuyển mạch liên tục Ngòai ra còn có tiếp xúc l−ỡi( hay còn gọi kiểu nêm ) nh− hình evà g 1.3.Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm và các yếu tố ảnh h−ởng 1.3.1. Khái niệm về điện trở tiếp xúc - Có hai vật dẫn giống nhau tiếp xúc với nhau, diện tích tiếp xúc S, điện trở i suất ρ, chiều dài nh− hình vẽ.Lúc này điện trở hai vật dẫn đ−ợc tính bằng 2 công thức sau l l l R =ρ + hoặc R = ρ 2 2 S Vật dẫn 1 Vật dẫn 2 I l/2 l/2 S Hình 1-2 Khi có dòng điện đi qua hai vật dẫn đó thì điện trở tổng R sẽ lớn hơn R1. Vì khi 2 vật dẫn tiếp xúc với nhau thực tế chỉ có một số điểm tiếp xúc. Tại các điểm tiếp xúc này mật độ dòng điện tăng lên, tổn hao năng l−ợng lớn nên sụt áp và nhiệt độ cao. Do đó hai vật dẫn dù có đ−ợc làm sạch thế nào cũng đều xuất hiện lớp ôxít làm tăng điện trở. Do vậy đ−ờng đi của dòng điện qua 2 vật dẫn bị cong và dài ra làm điện trở tăng lên. Vậy điện trở tiếp xúc là điện trở do hiện t−ợng đ−ờng đI của dòng điện bị kéo dài ra ở chỗ tiếp xúc tạo nên. K Nếu gọi điện trở tiếp xúc là R thì R = R- R = tx tx 1 F − m K: là hệ số phụ thuộc thuộc vào ρ,σ, đồng thời phụ thuộc vào trạng thái bề mặt tiếp xúc, K đ−ợc tra theo bảng.Ví dụ vật liệu làm tiếp điểm bằng đồng K = 3,6.10-4 còn bằng nhôm K = 5,5.10-4 vvv m: là hệ số phụ thuộc vào dạng tiếp điểm và số l−ợng điểm tiếp xúc, m đ−ợc tra theo bảng.Ví dụ tiếp xúc điểm m = 0,5 còn tiếp xúc mặt m =1 F là lực ép lên tiếp điểm 1.3.2.Một số yếu tố ảnh h−ởng đến điện trở tiếp xúc Vật liệu làm tiếp điểm: Nếu vật liệu mềm thì Rtx nhỏ do đó th−ờng dùng vật liệu mềm để làm tiếp điểm hoặc dùng kim loại cứng mạ ngoài bằng kim loaị 3
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - mềm nh− đồng thau mạ thiếc, thép mạ thiếc. Từ đó cũng đã phát triển tiếp điểm l−ỡng kim loại nh− tiếp điểm kim loại cứng tiếp xúc với kim loại lỏng nh− thuỷ ngân. Lực ép lên tiếp điểm F càng lớn thì điện trở tiếp xúc càng nhỏ Hình dạng tiếp điểm có ảnh h−ởng đến điện trở tiếp xúc Nhiệt độ tiếp điểm tăng thì điện trở tiếp xúc tăng Diện tích tiếp xúc lớn thì Rtx nhỏ. Mật độ dòng nhỏ đi Ch−ơng II Hồ quang điện vμ nguyên tắc dập tắt hồ quang 2.1.Hồ quang điện 2.1.1.Khái niệm hồ quang điện Giữa hai vật dẫn khi hở sẽ kích thích bởi đện tr−ờng lớn làm cho các điện tích bật ra khỏi bề mặt của vật dẫn chuyển động trong môi tr−ờng không khí làm ion hoá gây ra tia hồ quang điện 2.1.2. Nguyên nhân và quá trình phát sinh hồ quang 1 2 1 2 Z Z U U Hình 2 Hình 1 Khi các tiếp điểm 1 và 2 của khí cụ điện còn liền nhau (Hình 1) trong mạch điện có dòng điện chạy qua. Vì điện trở tiếp xúc giữa hai tiếp điểm 1 và 2 rất nhỏ. Khi các tiếp điểm này cắt ra (H2) dòng điện trong mạch điện bị cắt sẽ có hiện t−ợng quá điện áp và điện áp đặt giữa hai đầu tiếp xúc của tiếp điểm 1 và 2 rất lớn. Lúc mới bắt đầu cắt ra khoảng cách giữa hai tiếp điểm còn rất nhỏ do đó d−ới tác dụng của điện áp lớn c−ờng độ điện tr−ờng trong khoảng không gian giữa hai đầu tiếp điểm rất lớn làm bật điện tử ra khỏi bề mặt tiếp xúc (hay từ catốt) chuyển động trong không khí d−ới tác dụng của điện tr−ờng làm iôn hoá không khí gây hồ quang. điện áp càng lớn thì hồ quang sẽ càng lớn và càng khó dập tắt. Nếu hồ quang không bị dập tắt nó sẽ làm h− hỏng tiếp điểm. 2.1.3.Hồ quang có lợi và hồ quang có hại + Hồ quang có lợi: Hồ quang có khả năng làm nóng chảy kim loại do đó nó đ−ợc sử dụng trong công nghiệp hàn điện đây là hồ quang có lợi + Hồ quang có hại: Hồ quang trong khí cụ điện làm cháy các tiếp điểm và các bộ phận khác đây là hồ quang có hại 2.2.Các ph−ơng pháp dập tắt hồ quang và ứng dụng 4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - mềm nh− đồng thau mạ thiếc, thép mạ thiếc. Từ đó cũng đã phát triển tiếp điểm l−ỡng kim loại nh− tiếp điểm kim loại cứng tiếp xúc với kim loại lỏng nh− thuỷ ngân. Lực ép lên tiếp điểm F càng lớn thì điện trở tiếp xúc càng nhỏ Hình dạng tiếp điểm có ảnh h−ởng đến điện trở tiếp xúc Nhiệt độ tiếp điểm tăng thì điện trở tiếp xúc tăng Diện tích tiếp xúc lớn thì Rtx nhỏ. Mật độ dòng nhỏ đi Ch−ơng II Hồ quang điện vμ nguyên tắc dập tắt hồ quang 2.1.Hồ quang điện 2.1.1.Khái niệm hồ quang điện Giữa hai vật dẫn khi hở sẽ kích thích bởi đện tr−ờng lớn làm cho các điện tích bật ra khỏi bề mặt của vật dẫn chuyển động trong môi tr−ờng không khí làm ion hoá gây ra tia hồ quang điện 2.1.2. Nguyên nhân và quá trình phát sinh hồ quang 1 2 1 2 Z Z U U Hình 2 Hình 1 Khi các tiếp điểm 1 và 2 của khí cụ điện còn liền nhau (Hình 1) trong mạch điện có dòng điện chạy qua. Vì điện trở tiếp xúc giữa hai tiếp điểm 1 và 2 rất nhỏ. Khi các tiếp điểm này cắt ra (H2) dòng điện trong mạch điện bị cắt sẽ có hiện t−ợng quá điện áp và điện áp đặt giữa hai đầu tiếp xúc của tiếp điểm 1 và 2 rất lớn. Lúc mới bắt đầu cắt ra khoảng cách giữa hai tiếp điểm còn rất nhỏ do đó d−ới tác dụng của điện áp lớn c−ờng độ điện tr−ờng trong khoảng không gian giữa hai đầu tiếp điểm rất lớn làm bật điện tử ra khỏi bề mặt tiếp xúc (hay từ catốt) chuyển động trong không khí d−ới tác dụng của điện tr−ờng làm iôn hoá không khí gây hồ quang. điện áp càng lớn thì hồ quang sẽ càng lớn và càng khó dập tắt. Nếu hồ quang không bị dập tắt nó sẽ làm h− hỏng tiếp điểm. 2.1.3.Hồ quang có lợi và hồ quang có hại + Hồ quang có lợi: Hồ quang có khả năng làm nóng chảy kim loại do đó nó đ−ợc sử dụng trong công nghiệp hàn điện đây là hồ quang có lợi + Hồ quang có hại: Hồ quang trong khí cụ điện làm cháy các tiếp điểm và các bộ phận khác đây là hồ quang có hại 2.2.Các ph−ơng pháp dập tắt hồ quang và ứng dụng 4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2.2.1.Các ph−ơng pháp dập tắt hồ quang: Để dập tắt hồ quang ta dùng những biện pháp tăng c−ờng quá trình phản iôn ở khu vực hồ quang nh−: + Kéo dài tia hồ quang bằng cơ khí: thân hồ quang bị nhỏ lại và dài ra làm tăng bề mặt tiếp xúc của HQ với môI tr−ờng. Vì vậy HQ bị toả nhiệt và khuyếch tán nhanh làm tăng quá trình phản ứng ion hoá. Muốn vậy phải tăng khoảng cách của 2 tiếp điểm ví dụ nh− cầu dao cách ly, rơ le,các thiết bị điều khiển vvv + Chia nhỏ hồ quang bằng ph−ơng pháp thổi từ ( tức dùng từ tr−ờng để tạo lực điện động tác động vào các điện tích thổi hồ quang chuyển động nhanh và kéo dài + Chia hồ quang thành nhiều hồ quang ngắn nhờ các vắch ngăn + Dùng dòng khí nén hay dầu để thổi dập tắt hồ quang + Dùng khe hở hẹp để hồ quang cọ sát vào vách của khe hẹp này + Tạo thành chân không ở khu vực hồ quang + Cho hồ quang tiếp xúc với một chất cách điện làm nguội( khi có hồ quang chất cách điện cháy sinh khí chiếm chỗ ô xy 2.2.2.Một số ứng dụng + Công tắc tơ điện xoay chiều th−ờng dùng ph−ơng pháp chia nhỏ hồ quang để dập tắt hồ quang tại điểm kết hợp theo tính chất bắc cầu để hạn chế hồ quang + áp tô mát th−ờng dùng ph−ơng pháp kéo dài tia hồ quang để dập tắt tia hồ quang sinh ra tại cặp tiếp điểm + Van chống sét: dập tắt tia hồ quang bằng ph−ơng pháp cho hồ quang tiếp xúc với chất cách điện làm nguội tia hồ quang 2.3. Các thiết bị dập hồ quang 2.3.1. Buồng dập hồ quang kiểu khe hở dọc * Khái niệm: Buồng dập hồ quang kiểu khe hở dọc có nghĩa là đ−ợc bố chí song song với chùm tia hồ quang. Ví dụ nh− buồng dập hồ quang của áp tô mát gồm nhiều tấm đồng hình chữ U ghép song song * Nguyên tắc dập hồ quang : Khi tia hồ quang phóng vào nhờ các tấm đồng mà tia hồ quang bị chia nhỏ các tia hồ quang đồng thời kéo dài tia hồ quang đó . Do đó nó dễ dàng bị dập tắt 2.3.2. Buồng dập hồ quang kiểu khe hở ngang * Khái niệm : Buồng dập hồ quang kiểu khe hở ngang có nghĩa là các khe hở dập hồ quang vuông góc với chùm tia hồ quang Ví dụ: Buồng dập hồ quang trong công tắc tơ gồm nhiều các tấm có khoan nhiều lỗ trùng nhau ghép song song *Nguyên tắt dập hồ quang Khi chùm tia lửa đập vào tấm ngăn cách thứ nhất 5
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - nhờ các lỗ nhỏ mà chùm tia lửa chia thành nhiều tia nhỏ sau đó tiếp tục đập vào vách ngăn .Cách thứ hai các tia lửa bị chia một lần nữa cứ nh− thế tia lửa bị chia nhỏ nhiều lần nên dễ bị dập tắt 2.3.3.Buồng dập hồ quang kiểu thổi từ Cuộn dây thổi từ đ−ợc mắc nối tiếp với cặp tiếp điểm. Khi cặp tiếp điểm chớm mở giữa hai tếp điểm phát sinh tia hồ quang hình thành dòng hồ quang phóng qua hai tiếp điểm. Đồng thời trên cuộn dây thổi từ xuất hiện dòng tự cảm cùng chiều với dòng điện chính tạo ra cảm ứng từ B mạnh tác dụng lên dòng hồ quang một lực điện động làm tia hồ quang bị kéo dài và dễ bị dập tắt 2.4.Sự phát nóng của khí cụ điện Khi dòng điện chạy trong vật dẫn của khí cụ nó sinh ra một nhiệt l−ợng Q Q =I2Rt (Jun) hay Q= 0,24I2Rt (calo) Trong đó: R là điện trở của phần dây dẫn có dòng điện chạy qua. Một phần nhiệt l−ợng toả ra môi tr−ờng xung quanh, phần còn lại đốt nóng các vật dẫn có dòng điện chạy qua. Khi dòng điện tăng hoặc toả nhiệt không tốt các vật dẫn càng bị đốt nóng. Thực tế thấy rằng khi nhiệt độ tăng quá mức quy định thì độ bề cơ học cũng nh− tính chất cách điện của vật liệu giảm rất nhanh, do đó dòng điện đi qua khí cụ điện không đ−ợc lớn quá giá trị cho phép.( Nói cách khác mỗi khí cụ điện chỉ đ−ợc dùng trong một giới hạn dòng điện nhất định) dòng điện này là dòng điện định mức của khí cụ (Iđm). Quá trình phát nóng của khí cụ khi có dòng định mức đi qua là: Lúc ch−a có dòng điện đi qua cácvật dẫn của khí cụ đều có nhiệt độ của môi tr−ờng Từ lúc có dòng điện vật dẫn tiêu thụ năng l−ợng điện để chuyển thành nhiệt nănglàm nóng vật dẫn. Lúc đầu nhiệt năng toả ra môi tr−ờng xung quanh ít mà chủ yếu tích luỹvào vật dẫn, nhiệt độ vật dẫ bắt đầu tăng và sau một thời gian đạt tới giá trị ổn định (τôđ) và giữa ở giá trị này τ τôđ τ0 t Ch−ơng III 6
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - nhờ các lỗ nhỏ mà chùm tia lửa chia thành nhiều tia nhỏ sau đó tiếp tục đập vào vách ngăn .Cách thứ hai các tia lửa bị chia một lần nữa cứ nh− thế tia lửa bị chia nhỏ nhiều lần nên dễ bị dập tắt 2.3.3.Buồng dập hồ quang kiểu thổi từ Cuộn dây thổi từ đ−ợc mắc nối tiếp với cặp tiếp điểm. Khi cặp tiếp điểm chớm mở giữa hai tếp điểm phát sinh tia hồ quang hình thành dòng hồ quang phóng qua hai tiếp điểm. Đồng thời trên cuộn dây thổi từ xuất hiện dòng tự cảm cùng chiều với dòng điện chính tạo ra cảm ứng từ B mạnh tác dụng lên dòng hồ quang một lực điện động làm tia hồ quang bị kéo dài và dễ bị dập tắt 2.4.Sự phát nóng của khí cụ điện Khi dòng điện chạy trong vật dẫn của khí cụ nó sinh ra một nhiệt l−ợng Q Q =I2Rt (Jun) hay Q= 0,24I2Rt (calo) Trong đó: R là điện trở của phần dây dẫn có dòng điện chạy qua. Một phần nhiệt l−ợng toả ra môi tr−ờng xung quanh, phần còn lại đốt nóng các vật dẫn có dòng điện chạy qua. Khi dòng điện tăng hoặc toả nhiệt không tốt các vật dẫn càng bị đốt nóng. Thực tế thấy rằng khi nhiệt độ tăng quá mức quy định thì độ bề cơ học cũng nh− tính chất cách điện của vật liệu giảm rất nhanh, do đó dòng điện đi qua khí cụ điện không đ−ợc lớn quá giá trị cho phép.( Nói cách khác mỗi khí cụ điện chỉ đ−ợc dùng trong một giới hạn dòng điện nhất định) dòng điện này là dòng điện định mức của khí cụ (Iđm). Quá trình phát nóng của khí cụ khi có dòng định mức đi qua là: Lúc ch−a có dòng điện đi qua cácvật dẫn của khí cụ đều có nhiệt độ của môi tr−ờng Từ lúc có dòng điện vật dẫn tiêu thụ năng l−ợng điện để chuyển thành nhiệt nănglàm nóng vật dẫn. Lúc đầu nhiệt năng toả ra môi tr−ờng xung quanh ít mà chủ yếu tích luỹvào vật dẫn, nhiệt độ vật dẫ bắt đầu tăng và sau một thời gian đạt tới giá trị ổn định (τôđ) và giữa ở giá trị này τ τôđ τ0 t Ch−ơng III 6
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Thiết bị đóng cắt bằng tay 3.1.Công tắc 3.1.1.Khái niệm và phân loại a. Khái niệm: Công tắc là loại khí cụ điện đóng cắt dòng điện bằng tay và để đóng ngắt mạch điện có công suất bé, có điện áp một chiều đến 440V và điện áp xoay chiều đến 500V. b. Phân loại - Theo hình dạng bên ngoài có: Loại hở, loại bảo vệ, loai kín - Theo công dụng có: + Công tắc đóng ngắt trực tiếp + Công tắc chuyển mạch(công tắc vạn năng) + Công tắc hành trình 3.2. Một số công tắc thông dụng 3.2.1.Công tắc xoay 3 pha (công tắc hộp) Công tắc này th−ờng dùng làm cầu dao tổng cho các máy công cụ,dùng để mở máy, đảo chiều quay động cơ điện,hoặc đổi nối dây quấn stato động cơ từ sao sang tam giác a.Cấu tạo nh− hình vẽ Gồm phần chính là các tiếp điểm (3) gắn trên các vành điện cách điện (2) có đầu vặn vít chìa ra khỏi hộp. Các tiếp điểm động( 4) gắn trên cùng một trục (7 )và cách điện với trục, nằm trong các mặt phẳng khác nhau t−ơng ứng với các vành (2).Ngoài ra còn có núm xoay (5) và miếng đệm cách điện (6) b. Nguyên lý làm việc + Khi xoay núm 5 thì quay trục 7 quay theo đến vị trí thích hợp sẽ có một số tiếp điểm động đến tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh. Lúc đó công tắc ở chế độ đóng mạch + Khi ta xoay trục 7 đến vị trí khác thì tiếp điểm động rời khỏi tiếp điểm tĩnh. Lúc đó công tắc ở chế độ ngắt mạch. + Chú ý: Công tắc xoay thông th−ờng đ−ợc chế tạo có 3 cặp tiếp điểm dùng để đóng ngắt nguồn điện ba pha. Khi xoay trục 7 đến vị trí thích hợp thì 3 tiếp điểm động sẽ đồng thời tiếp xúc với 3 cặp tiếp điểm tĩnh hoặc đồng thời tách khỏi 3 cặp tiếp điểm tĩnh 3.2.2.Công tắc vạn năng : Dùng để đóng ngắt chuyển đổi mạch điện các cuộn dây hút của công tắc tơ, khởi đông từ điều khiển a.Cấu tạo nh− hình vẽ Gồm má tiếp điểm tĩnh 1 và má tiếp điểm động 2 gắn trên giá đỡ di động Giá đỡ di động gắn với một lò xo nhằm để cho vấu luôn tỳ lên vành nhựa 3. Vành cách điện 3 gắn trên trục 4 . Trên bề mặt của vành cách điện có một phần 7
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - khuyết. Công tắc vạn năng đ−ợc chế tạo có các vị trí cố định để tiếp điểm đóng, mở có lò xo phản hồi về vị trí ban đầu b.Nguyên lý làm việc Bình th−ờng khi vấu của giá đỡ tiếp điểm động tỳ lên phần cao của vành nhựa 3 thì tiếp điểm mở. Còn khi ta xoay trục để cho vành khuyết của vành nhựa 3 trùng với vấu của giá đỡ tiếp điểm di động thì tiếp điểm đóng 3.2.3.Công tắc 3 cực: dùng để lắp đặt mạch điện cầu thang nhà nhiều tầng. + Về cấu tạo : có một tiếp điểm động và một tiếp điểm tĩnh. + Về nguyên lý:Bình th−ờng tiếp điểm động luôn tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh khi ta tác động vào công tắc thì tiếp điểm thay đổi Ngoài ra còn có công tắc hành trình, công tắc điểm cuối, công tắc một pha 3.3.Ph−ơng pháp chọn Uđm côngtắc≥ Ul−ới Iđm côngtắc ≥ I tínhtoán 3.4.Ký hiệu công tắc trên bản vẽ + Công tắc 2 cực( 1 pha) + Công tắc 3 cực + Công tắc 4 cực + Công tắc xoay 3 pha 3.2.Cầu dao 3.3.1.Khái niệm và phân loại 1. Khái niệm: Cầu dao là một loại khí cụ đóng cắt bằng tay và đóng cắt không th−ờng xuyên. có nguồn điện áp cung cấp đến 440V đối với một chiều và đến 660V đối với xoay chiều Th−ờng dùng để đóng cắt mạch điện công suất nhỏ. Với các mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao th−ờng chỉ dùng để đóng cắt không tải. 2.Phân loại + Theo kết cấu có các loại nh− sau: Loại một cực, hai cực, ba cực. Loại có tay nắm ở giữa, loại có tay nắm ở bên, loai một ngả, loại hai ngả. Loại có l−ỡi dao phụ và loại không có l−ỡi dao phụ. + Theo cách đóng ngắt có 2 loại: Loại đóng cắt trực tiếp, loại đóng cắt từ xa + Theo điện áp có loại 250V, 500V, 1000V + Theo dòng điện có loại 10A, 15A, 25A 30A, 300A, 1000A + Theo điều kiện bảo vệ có 2 loại : Loại không có hộp và loại có hộp che chắn + Theo khả năng cắt : Có loại cắt không tải, có loại cắt có tải( cầu dao phụ tải) 8
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Theo yêu cầu sử dụng: loại có cầu chì bảo vệ và loại không có cầu chì bảo vệ 3.2.3 Một số cầu dao thông dụng 1.Cấu tạo của cầu dao nh− hình vẽ Tiếp điểm động (1) hay còn gọi là l−ỡi dao chính hay gọi thân dao chính Tiếp điểm tĩnh(2) hay gọi là má tiếp xúc tĩnh L−ỡi dao phụ(3) Lò xo(4) và Đế(5) 2. Nguyên lý làm việc + Khi đóng cầu dao thân dao chính chém vào má dao nhờ lực đàn hồi của má dao đ−ợc ép chặt vào thân dao nên điện trở tiếp xúc bé do đó dẫn dòng điện tới phụ tải làm việc + Khi cắt cầu dao thân dao tách khỏi má dao lúc này điện trở tiếp xúc lớn HQ xuất hiện giữa 2 tiếp điểm và nó đ−ợc dập tắt nhờ sự kéo dài của HQ + Để tăng khả năng ngắt mạch của cầu dao ng−ời ta lắp thêm l−ỡi dao phụ và buồng dập HQ. Khi đóng cầu dao thì l−ỡi dao phụ tiếp xúc với má dao tr−ớc sau đó mới đến l−ỡi dao chính. Còn khi ngắt mạch thì l−ỡi dao chính ngắt tr−ớc l−ỡi dao phụ sau. Do vậy l−ỡi dao chính đ−ợc bảo vệ 3.2.3.Ph−ơng pháp chọn cầu dao Uđm cầu dao≥ Ul−ới Iđm cầu dao≥ I tínhtoán 3.2.4.Ký hiệu cầu dao trên bản vẽ Cầu dao một cực Cầu dao 2 cực 3 cực (3 pha) 3pha 2 ngả 3.3.Nút bấm (ấn) vμ tay gạt 3.3.1.Nút bấm 1. Khái niệm và phân loại a. Khái niệm + Nút ấn còn gọi là nút điều khiển.Nó là một khí cụ điện dùng để đóng, ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu để chuyển đổi các mạch điện điều khiển ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V và mạch điện xoay chiều đến 500V. +Trong các mạch điện máy công cụ nút ấn đ−ợc ứng dụng để khởi động, dùng và 9
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng cắt các mạch cuộn dây hút của các công tắc tơ mắc ở mạch động cơ điện. b.Phân loại - Theo hình dạng bên ngoài ng−ời ta chia nút ấn ra làm 4 loại: Loại hở, loại bảo vệ, loại bảo vệ chống n−ớc, chống bụi, loại bảo vệ chống nổ. - Theo yêu cầu điều khiển ng−ời ta chia nút ấn ra loại 1 nút ấn, 2 nút ấn,3 nút ấn - Theo kết câu bên trong nút ấn có loại có đèn báo và loại không có đèn báo c.Cấu tạo nh− hình vẽ Vỏ (1) làm bằng vật liệu cách điện, tiếp điểm (2) làm bằng đồng hoặc bạch kim hoặc hợp kim có dạng bắc cầu , bộ phận để tay vào ấn (3)làm bằng vật liệu cách điện, lò xo(4) d. Ký hiệu Nút ấn th−ờng mở th−ờng đóng nút ấn kép(hay liên động e. Ph−ơng pháp chọn Uđm Nút ấn≥ Ul−ới Iđm Nút ấm ≥ I tínhtoán 3.3.2.Tay gạt ( hay gọi Bộ khống chế) 1.Khái niệm và công dụng + Bộ khống chế là loại thiết bị chuyển đổi mạch điện bằng tay gạt hay vô lăng quay, nó có thể đ−ợc điều khiển trực tiếp hoặc gián tiếp từ xa. + Thực hiện đ−ợc các chuyển đổi phức tạp nh− để điều khiển khởi động, dừng và đảo chiều quay, điều chỉnh tốc độ, hãm điện vvv các máy điện và các thiết bị + Trong thực tế tồn tại hai loại bộ khống chế là: Bộ khống chế động lực còn gọi là tay trang đ−ợc dùng để điều khiển trực tiếp các động cơ điện công suất bé và trung bình ở các chế độ làm việc khác nhau nhắm đơn giản hoá cho ng−ời vận hành nh− thợ lái cần trục điện, tầu điện. Bộ khống chế chỉ huy dùng để điều khiển gián tiếp các động cơ điện công suất lớn bằng cách chuyển đổi mạch điện điều khiển các cuộn hút công tắc tơ. Đôi khi có thể điều khiển trực tiếp các động cơ công suất bé, nam châm điện 2.Phân loại + Theo kết cấu ng−ời ta chia Bộ khống chế ra làm hai loại: Bộ khống chế hình trống và Bộ khống chế hình cam + Theo nguyên lý sử dụng ta chia BKC làm hai loại: Bộ khống chế điện xoay 10
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chiều và Bộ khống chế điện một chiều. 3.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ khống chế hình trống a. Cấu tạo: Hình dạng Bộ khống chế hình trống đ−ợc trình bày trên hình3- a, b Trên trục quay 1 đã bọc cách điện ng−ời ta bắt chặt các đoạn vành tr−ợt bằng đồng 2 có cung dài làm việc khác nhau. Các đoạn này đ−ợc dùng làm các vành tiếp xúc động xắp sếp ở các góc độ khác nhau. Một vài đoạn đ−ợc nối điện với nhau sẵn ở bên trong. Các tiếp xúc tĩnh 3 có lò xo đàn hồi còn đ−ợc gọi là chổi tiếp xúc kẹp chặt trên một giá cố định đã bọc cách điện 4, mỗi điểm tiếp xúc t−ơng ứng với một tiếp điểm động ở bộ phận quay. Các chổi tiếp xúc có vành cách điện với nhau và đ−ợc nối trực tiếp với mạch điện bên ngoài b.Nguyên lý Khi quay trục 1 các đoạn vành tr−ợt 2 tiếp xúc mặt với các chổi tiếp xúc 3 và do đó thực hiện đ−ợc chuyển đổi mạch điện cần thiết trong mạch điều khiển. Chú ý: Khi trục quay có những vành tr−ợt 2 tiếp xúc vào chổi tiếp xúc 3 nh−ng cũng tại vị trí đó cũng có những vành tr−ợt 2 không tiếp xúc vào chổi tiếp xúc 3 4.Cách chọn Uđm bộkhốngchế ≥ Ul−ới Iđm bộkhốngchế ≥ I tínhtoán Ngoài ra đối với bộ khống chế động lực dòng của bộ khống chế có thể thể đ−ợc chọn theo cách tính sau: + Đối với bộ khống chế điện một chiều Pđm I = 1,2. . 103 A U + Đối với bộ khống chế điện xoay chiều. Pđm I = 1,3. . 103 A √3.U Pđm là công suất định mức của động cơ (kW U là điện áp nguồn cung cấp(V) 5.Ký hiệu Ch−ơng IV 11
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chiều và Bộ khống chế điện một chiều. 3.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ khống chế hình trống a. Cấu tạo: Hình dạng Bộ khống chế hình trống đ−ợc trình bày trên hình3- a, b Trên trục quay 1 đã bọc cách điện ng−ời ta bắt chặt các đoạn vành tr−ợt bằng đồng 2 có cung dài làm việc khác nhau. Các đoạn này đ−ợc dùng làm các vành tiếp xúc động xắp sếp ở các góc độ khác nhau. Một vài đoạn đ−ợc nối điện với nhau sẵn ở bên trong. Các tiếp xúc tĩnh 3 có lò xo đàn hồi còn đ−ợc gọi là chổi tiếp xúc kẹp chặt trên một giá cố định đã bọc cách điện 4, mỗi điểm tiếp xúc t−ơng ứng với một tiếp điểm động ở bộ phận quay. Các chổi tiếp xúc có vành cách điện với nhau và đ−ợc nối trực tiếp với mạch điện bên ngoài b.Nguyên lý Khi quay trục 1 các đoạn vành tr−ợt 2 tiếp xúc mặt với các chổi tiếp xúc 3 và do đó thực hiện đ−ợc chuyển đổi mạch điện cần thiết trong mạch điều khiển. Chú ý: Khi trục quay có những vành tr−ợt 2 tiếp xúc vào chổi tiếp xúc 3 nh−ng cũng tại vị trí đó cũng có những vành tr−ợt 2 không tiếp xúc vào chổi tiếp xúc 3 4.Cách chọn Uđm bộkhốngchế ≥ Ul−ới Iđm bộkhốngchế ≥ I tínhtoán Ngoài ra đối với bộ khống chế động lực dòng của bộ khống chế có thể thể đ−ợc chọn theo cách tính sau: + Đối với bộ khống chế điện một chiều Pđm I = 1,2. . 103 A U + Đối với bộ khống chế điện xoay chiều. Pđm I = 1,3. . 103 A √3.U Pđm là công suất định mức của động cơ (kW U là điện áp nguồn cung cấp(V) 5.Ký hiệu Ch−ơng IV 11
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Thiết bị đóng cắt bán tự động 4.1.Công tắc hành trình và công tắc điểm cuối: 4.1.1.Khái niệm dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch điện điều khiển trong dây truyền sản xuất hoặc bàn máy( hay truyền động điện) theo tín hiệu hành trình của các cơ cấu chuyển động cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình hoặc tự động cắt điện ở cuối hành trình để đảm bảo an toàn 4.1.2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc 1. Cấu tạo:Hình dạng chung của công tắc hành trình đ−ợc trình bầy ở hình . 2.Nguyên lý làm việc D−ới tác dụng của cữ gạt 1 nằm trên bộ phận cơ khí chuyển dịch. Trục điều khiển 2 có con lăn của công tắc bị ấn xuống làm cặp tiếp điểm th−ờng đóng mở ra và cặp tiếp điểm th−ờng mở đóng lại. 4.1.3. Ký hiệu + Công tắc hành trình đơn( không có liên động) - Th−ờng mở - Th−ờng đóng + Công tắc hành trình kép( có liên động) 4.2.áp tô mát 4.2.1.Khái niệm và phân loại 1. Khái niệm + áp tô mát là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện và tự động cắt mạch điện để bảo vệ khi quá tải, ngắn mạch, sụt áp + áptô mát còn đ−ợc gọi là cầu dao tự động hoặc máy cắt không khí và hồ quang đ−ợc dập trong không khí 2.Phân loại + Theo cấp điện áp: có loại 250V, 300V, 500V, 1000V + Theo dòng điện: 10A, 15A, 25A, 30A, 100A, 150A, 300A, 500A,1000A + Theo nguyên tắc bảo vệ có áp tô mát bảo vệ dòng điện áp tô mát bảo vệ sụt áp áp tô mát bảo vệ tổng hợp + Theo cấu tạo có áp tô mát 1 pha 1 cặp tiếp điểm áp tô mát 1 pha 2 cặp tiếp điểm 12
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - áp tô mát 1 pha 3 cặp tiếp điểm + Theo thời gian tác động có áp tô mát tác động chậm áp tô mát ttác động nhanh áp tô mát tác động có chọn lọc 4.2.2.áp tô mát có phần tử nhiệt bảo vệ( bảo vệ dòng điện lớn kiểu rơ le nhiệt) 1. Cấu tạo Cặp tiếp điểm 1, lò xo 2 và 6 , móc răng 3, cần răng 4, phần tử bảo vệ quá tải 5là một phần tử nhiệt gọi là móc bảo vệ. Phần tử nhiệt đ−ợc cấu tạo bởi 2 thanh kim loại giãn nở khác nhau ép chặt cách điện với nhau và đ−ợc cố định ở một đầu trong đó có một thanh dẫn điện và sinh nhiệt. Khi nhiệt độ tác động thanh kim loại giãn ra cong về một phía. Còn khi nhiệt độ không tác động vào nữa thì trở về trạng thái ban đầu 2.Nguyên lý làm việc ở trạng thái bình th−ờng: Khi đóng áp tô mát tiếp điểm 1đ−ợc giữ ở trạng thái đóng móc răng 3 ăn khớp cần răng 4.Khi đó xuất hiện dòng cấp cho phụ tải đi từ nguồn → 1→5→ tải.Nếu dòng qua phần tử bảo vệ 5 nằm trong giới hạn cho phép thì nhiệt độ sinh ra trên phần tử cơ bản toả ra môi tr−ờng xung quanh do đó không đủ làm cho phần tử nhiệt giãn nở. Vì vậy móc 3 đ−ợc giữ chặt ăn khớp với cần 4 phụ tải làm việc bình th−ờng. + Khi có sự cố: Giả sử vì một lí do nào đó dòng điện của tải tăng lớn quá định mức khi đó dòng điện đi qua phần tử nhiệt 5 tăng sinh ra nhiệt lớn quá định mức làm giãn nở phần tử nhiệt 5 cong lên tác động vào cần 4 làm lò xo 6 nén lại do đó cần 4 bật khỏi móc 3 d−ới tác dụng của lò xo 2 kéo lại làm cặp tiếp điểm 1 mở ra ngắt mạch phụ tải đ−ợc bảo vệ 4.2.3.áp tô mát bảo vệ dòng điện lớn kiểu điện từ (ATM 1pha bảo vệ dòng ngắn mạch, quá tải) + ở trạng thái bình th−ờng: Khi đóng điện áptômát tiếp điểm đ−ợc giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc răng 1 khớp với cần răng 5 cùng một cụm với tiếp điểm động.Do đó có dòng điện cấp cho phụ tải. Phụ tải làm việc bình th−ờng. + Khi có sự cố: :Nh− quá tải hay ngắn mạch dòng điện đi qua cuộn dây 2 tăng lớn quá định mức do đó lực từ của cuộn dây nam châm điện 2 thắng đ−ợc sức căng của lò xo 3 nên hút phần ứng 4 xuống làm móc răng1 nhả ra cần răng 5 đ−ợc rơi tự do d−ới tác dụng của lò xo 6 kéo lại mạch điện bị ngắt phụ tải đ−ợc bảo vệ 4.2.4.áptômát bảo vệ sụt áp a.Cấu tạo nh− hình vẽ Gồm có tiếp điểm 1, móc răng 3 ,cần răng 5, lò xo 6,7và cuộn dây nam châm 2 mắc song song với nguồn (hay tải) để bảo vệ điện áp thấp, phần ứng 4. 13
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - b. Nguyên lý làm việc Khi sụt áp quá mức quy định làm cho điện áp đặt vào cuộn dây nam châm điện 2 nhỏ nên không đủ lực để thắng sức căng lò xo 7.Do đó lò xo 7 sẽ kéo lên làm nhả phần ứng 4 làm móc răng 1 nhả khỏi cần răng 5 do đó tiếp điểm của áp tô mát đ−ợc mở ra d−ới tác dụng của lò xo số 6 kéo lại mạch điện bị cắt phụ tải đ−ợc bảo vệ 4.2.5.áptômát bảo vệ tổng hợp a.Cấu tạo nh− hình vẽ Các cuộn dây nam châm điện 1 và 2 đ−ợc mắc nối tiếp với tải để bảo vệ dòng điện lớn. Nam châm điện 8 mắc song song với nguồn để bảo vệ điện áp thấp.Móc cơ khí( hay chốt cơ khí) 3,4. Lò xo 6,7,9. đòn bẩy 11,12,13. cần đẩy 10. tiếp điểm 14 b. Nguyên lý làm việc + Khi xẩy ra sự cố nh− quá tải hoặc ngắn mạch dòng điện chạy qua cuộn dây nam châm 2 tăng lên lớn hơn nhiều so với giá trị định mức do vậy lực điện động sinh ra thắng đ−ợc lực sức căng lò xo số 6,7 và hút đòn bẩy 11,12 xuống làm tác động vào cần 10 đẩy lên. Lúc này móc cơ khí 3,4 đ−ợc mở ra d−ới tác dụng của lò xo 6 kéo lại làm cho tiếp điểm của áp tô mát mở ra phụ tải đ−ợc bảo vệ + Khi sụt áp quá mức quy định thì lực từ ở nam châm 8 không đủ lực để thắng sức căng lò xo 9 xẽ kéo đòn bẩy 13 xuống làm tác động vào cần 10. Do đó làm móc cơ khí 3,4 tách ra d−ới tác dụng của lò xo 6 kéo lại làm các tiếp điểm ap tô mát mở ra mạch điện cấp cho tải bị cắt phụ tải đ−ợc bảo vệ. + Tr−ờng hợp muốn cắt aptômát ở trạng thái làm việc bình th−ờng có thể dùng tay cầm thao tác kéo xuống d−ới hoặc ấn nút C. Khi ấn nút C thì cuộn dây nam châm 8 sẽ không có điện.Lúc đó các tiếp điểm aptômát sẽ mở ra giống nh− khi sụt áp áp tô mát tự cắt mạch để bảo vệ. + áptômát đang từ trạng thái nghỉ chuyển sang trạng thái làm việc ta phảI cầm vào tay cầm thao tác đóng lên ( đóng bằng tay). + Còn khi áp tô mát có sự cố nó tự động cắt mạch rồi hoặc ta ấn nút C thì khi muốn đóng aptômát trở lại làm việc ta phải cầm vào tay cầm kéo tay cầm xuống d−ới sau đó mới đóng lên mới đ−ợc( nh− hình c) *Chú ý Khi có sự cố phần ứng 6 của nam châm điện 7 bị hút dập vào hệ thống tay đòn 2 và 3 làm cho điểm O thoát khỏi vị trí chết. Điểm O sẽ cao hơn đ−ờng nối O1 O2. lúc này tay đòn 2 và 3 không đ−ợc nối cứng, các tiếp điểm sẽ nhanh chóng đ−ợc mở ra nhờ lò so kéo nh− hình b + Khi đóng bình th−ờng ( không có sự cố) các tay đòn 2 và 3 đ−ợc nối cứng vì tâm xoay O nằm thấp d−ới đ−ờng nối hai điểm O1 và O2. Giá đỡ 5 làm cho hai đòn này không tự gập lại đ−ợc. Ta nói điểm O ở vị trí chết Móc bảo vệ: áptômát tự động cắt nh− các phần tử bảo vệ gọi là móc bảo vệ. 14
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Móc bảo vệ dòng điện lớn: Th−ờng dùng hệ thống điện từ hoặc rơle nhiệt + Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính. + Khi dòng điện v−ợt quá trị số cho phép thì phần ứng bị hút và móc sẽ đập vào khớp rơi tự do làm tiếp điểm aptômát mở ra nh− mục c. Để giữ thời gian trong bảo vệ quá tải kiểu điện từ ng−ời ta thêm một cơ cấu giữ thời gian + Móc kiểu rơle nhiệt có kết cấu t−ơng tự nh− rơle nhiệt có phần tử đốt nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính. Khi quá tải tấm kim loại kép dãn nở tác động vào khớp rơi tự do làm mở tiếp điểm áptômát. Kiểu này có quán tính nhiệt nên chỉ sử dụng bảo vệ quá tải - Móc bảo vệ sụt áp th−ờng dùng kiểu điện từ có cuộn dây mắc song song với mạch điện chính (nguồn) 4.2.6Cách chọn UAT ≥ Ul−ới IAT ≥ I tínhtoán 4.2.7. Ký hiệu 4.3. Công tắc tơ vμ khởi động từ 4.3.1.Công tắc tơ 1. Khái niệm và phân loại a. Khái niệm Công tắc tơ là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa tự động hoặc bằng nút ấn các mạch điện động lực có phụ tải điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A b. Phân loại + Theo dạng dòng điện có CTT điện một chiều, CTT điện xoay chiều + Theo nguyên lý truyền động có CTT đóng cắt tiếp điểm bằng điện từ, bằng thuỷ lực, bằng khí nén và CTT không tiếp điểm + Theo điện áp định mức có loại 110V, 220V, 380V, 500V 2.Công tắc tơ điện xoay chiều a.Cấu tạo: gồm có các bộ phận sau + Tiếp điểm: Đ−ợc chế tạo bằng vật liệu tốt th−ờng bằng đồng, nhôm hoặc hợp kim của đồng, nhôm vvv th−ờng có dạng ngón và bắc cầu. Một pha có 2 chỗ ngắt đoạn. Tiếp điểm của công tắc tơ phải chịu đ−ợc sự mài mòn về điện và về cơ Trong các chế độ làm việc nặng nề có tần số thao tác lớn. + Hệ thống dập hồ quang: 15
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Thiết bị dập hồ quang ở công tắc tơ điện xoay chiều thông dụng trong công nghiệp th−ờng chế tạo có hai đoạn ngắt mạch trên cùng một pha sử dụng tiếp điểm bắc cầu đặt trong một hộp kín để dập hồ quang. Để nâng cao độ tin cậy dập tắt hồ quang và để giảm độ h− mòn tiếp điểm th−ờng bổ xung các biện pháp sau: - Dập hồ quang bằng thổi từ nhờ cuộn dây đấu nối tiếp và hộp dập hồ quang có khe hở hẹp. Hồ quang đ−ợc thổi vào khe hở cọ sát vào vách và bị dập tắt. Hồ quang càng bị kéo dài với tốc độ lớn thì càng dễ dập tắt. Vì thế trong khe hở hẹp ng−ời ta còn bố trí những tấm ngăn song song để hồ quang càng đ−ợc kéo dài và mảnh. Các tấm ngăn th−ờng làm bằng Samốt, Amiăng. Để giảm độ ẩm của amiăng ng−ời ta quét lên một lớp sơn đặc biệt kỵ n−ớc - Chia hồ quang thành nhiều hồ quang ngắn: Hộp dập hồ quang gồm nhiều tấm thép hoặc đồng đặt song song nhau. Khi hồ quang bị kéo vào buồng ngăn sẽ chia thành nhiều hồ quang ngắn có chiều dài khoảng 2-3mm dễ bị dập tắt Thiết bị dập hồ quang ở công tắc tơ điện một chiều ng−ời ta th−ờng ứng dụng nguyên lý thổi từ bởi một từ tr−ờng ngoài để dập tắt hồ quang .Khi đó cuộn dây thổi từ tạo ra từ tr−ờng H tác dụng lên dòng điện hồ quang sinh ra lực điện động F kéo dài hồ quang làm cho hồ quang dễ bị dập tắt. Th−ờng cuộn dây thổi từ mắc nối tiếp với tiếp điểm cắt. Do đó dòng điện càng lớn thì lực điện động càng lớn + Mạch từ: Là các lõi thép có hình dạng U hoặc E . Nó gồm nhiều lá tôn silíc có bề dầy 0,35mm hoặc 0,5mm ghép lại. Mạch từ th−ờng chia làm hai phần: Phần tĩnh đ−ợc cố định có quấn cuộn dây, phần còn lại là nắp còn gọi là phần ứng hay phần động đ−ợc nối với hệ thống tiếp điểm qua hệ thống truyền động. + Cuộn dây hút: Có 2 cuộn.Cuộn hút chính đ−ợc cấp điện từ nguồn vào đ−ợc quấn bằng dây đồng và có nhiều vòng dây.Còn cuộn dây phụ chính là vòng ngắn mạch cuộn này tạo ra từ lực để gĩ− nắp khi cuộn chính bị cắt điện. Với công tắc tơ điện xoay chiều cuộn dây hút có điện trở rất bé so với điệnkháng nên dòng điện chạy trong cuộn dây phụ thuộc và khe hở không khí giữa phầntĩnh và phần ứng. Do đó không đ−ợc phép cho điện áp lớn vào cuộn dây hút + Cơ cấu truyền động Đ−ợc nối với lõi thép phần ứng 4 và hệ thống các cặp tiếp điểm .Do đó phải có kết cấu sao cho giảm đ−ợc thời gian thao tác đóng ,ngắt nâng cao lực ép các tiếp điểm và giảm đ−ợc tiếng kêu va đập + Vỏ: Th−ờng làm bằng nhựa cách điện b.Nguyên lý làm việc 16
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Khi ta đóng công tắc 8 cuộn dây 3 có điện hút cần thép 4 (Phần ứng) làm tiếp điểm 1, 2 tiếp xúc nhau xuất hiện dòng điện cấp cho tải đi từ nguồn→tiếp điểm1→tiếp điểm 2→ tải. Muốn cắt mạch điện cấp cho tải chỉ cần ngắt công tắc 8 cuộn dây nam châm 3 mất điện d−ới tác dụng của lò xo 9 kéo cần thép 4 làm cho tiếp điểm 1 và 2 tách ra. Ngoài ra còn có tiếp điểm 7 của rơle nhiệt mắc nối tiếp với cuộn hút 3 để tự động cắt mạch khi bị quá tải 4.3.2. Khởi động từ + Khởi động từ là một khí cụ điện kết hợp giữa công tắc tơ và rơ le nhiệt để điều khiển động cơ và bảo vệ quá tải cho động cơ + Khởi động từ đơn là gồm một công tắc tơ và một rơ le nhiệt để điều khiển động cơ quay một chiều và bảo vệ quá tải cho động cơ +Khởi động từ kép là gồm hai công tắc tơ và một rơ le nhiệt hoặc hai rơ le nhiệt để điều khiển động cơ quay hai chiều và bảo vệ quá tải cho động cơ. 4.3.3Cách chọn UCTT ≥ Ul−ới ICTT ≥ I tínhtoán UCuộn hút ≥ Ul−ới UCTT là điện áp lớn nhất mà tiếp điểm chịuđ−ợc liên tục IC.TT là dòng điện lớn nhất mà tiếp điểm chịu đ−ợc liên tục 4.3.4.Ký hiệu Tiếp điểm th−ờng mở Tiếp điểm th−ờng đóng cuộn hút 4.4. Một số mạch điện cơ bản 4.4.1. Mạch điện điều khiển động cơ điện 3 pha quay một chiều dùng nút bấm và khởi động từ đơn * Sơ đồ nh− hình vẽ * Nguyên lý làm việc: + Muốn khởi động động cơ: Đóng cầu dao CD. Sau đó ấn nút mở M cuộn hút của công tắc tơ Đg đ−ợc cấp điện theo mạch (pha C →CD→CC2 →D→M→→Đg→RN→CC2→CD→ pha B ). Khi cuộn hút Đg có điện sẽ hút làm đóng 3 tiếp điểm th−ờng mở Đg bên mạch động lực lại động cơ đ−ợc cấp điện và quay. Đồng thời đóng tiếp điểm th−ờng mở Đg bên mạch điều khiển để duy trì dòng điện cho cuộn hút Đg khi không ấn tay vào nút mở M. Mạch duy trì đI từ (pha C →CD→CC2→D→ tiếp điểm th−ờng mở Đg→Cuộn hút Đg→RN→CC2→Pha B ) 17
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Muốn dừng động cơ: Ta ấn nút dừng D cuộn dây Đg mất điện làm mở các tiếp điểm th−ờng mở Đg bên mạch động lực và bên mạch điều khiển ra động cơ mất điện tự dừng. + Khi động cơ quá tải lâu dài Rơle nhiệt sẽ tác động làm mở tiếp điểm th−ờng đóng RN lúc này động cơ sẽ ngừng làm việc ( hoạt động mở tiếp điểm RN giống nh− ấn nút D) + Khi ngắn mạch ở mạch nào thì cầu chì mạch đó sẽ bảo vệ 4.4.2. Mạch điều khiển động cơ 3 pha quay hai chiều dùng nút bâm và khởi động từ kép 1.Tr−ờng hợp không có liên động * Muốn động cơ quay thuận: ấn nút mở MT cuộn hút công tắc tơ T có điện (theo mạch pha B→CC2 →D→MT→tiếp điểm th−ờng đóng N→cuộn hút T→RN→CC2 → pha C) sẽ hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở T bên mạch động lực động cơ đ−ợc cấp điện và quay thuận. Đồng thời làm đóng tiếp điểm th−ờng mở T ở mạch điều khiển để duy trì dòng điện cho cuộn hút T. Mạch duy trì (pha B→CC2 →D→tiếp điểm th−ờng mở T→tiếp điểm th−ờng đóng N→cuộn hút T→RN→CC2 → pha C) và mở tiếp điểm th−ờng đóng T bên mạch điều khiển ra để khống chế cuộn hút N không thể có điện khi cuộn hút T đang có điện * Muốn động cơ quay ng−ợc: Ta ấn nút mở MN lúc này nguyên lý làm việc t−ơng tự nh− ấn nút MT * Muốn dừng động cơ ta ấn nút dừng D * Khi động cơ bị quá tải lâu dài Rơle nhiệt sẽ tác động để bảo vệ bằng cách làm mở tiếp điểm th−ờng đóng RN, lúc này t−ơng tự nh− ấn nút dừng D * Chú ý: Muốn từ quay thuận (ng−ợc) chuyển sang quay ng−ợc (thuận) ta phải ấn nút dừng D sau đó mới ấn nút M 2.Tr−ờng hợp có liên động Nguyên lý làm việc của sơ đồ này t−ợng tự nh− hình trên nh−ng chỉ khác ở chỗ khi muốn chuyển từ quay thuận sạng quay ng−ợc ta không cần ấn vào nút D mà ấn luôn vào nút D1M1 lúc này cuộn hút T mất điện cuộn hút N đ−ợc cấp điện để điều khiển động cơ quay ng−ợc và ng−ợc lại 4.4.3.Mạch điều khiển động cơ 3 pha quay hai chiều dùng bộ khống chế chỉ huy và khởi động từ * Sơ đồ nh− hình vẽ RU là rơle bảo vệ điện áp thấp 1T, 2T, 1N, 2N là các cuộn hút của công tắc tơ H là cuộn hãm FH là cuộn hút của phanh hãm R1là điện trở phóng điện của phanh hãm 18
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - R2là điện trở hạn chế dòng điện qua phanh hãm * Nguyên lý làm việc - Yêu cầu công nghệ: Khi phanh hãm FH có điện sẽ hãm cổ trục động cơ, khi không có điện sẽ nhả cổ trục động cơ - Nguyên lý làm việc: + Đóng cầu dao cung cấp điện Tay gạt bộ khống chế ở vị trí số O cuộn hút công tắc tơ H có điện ( theo mạch từ (+) →CC2 →tiếp điểm th−ờng đóng 1T→tiếp điểm th−ờng đóng 1N→cuộn hút H→ ( - ) sẽ hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở H phanh hãm có điện ( theo mạch từ (+) →CC2 →tiếp điểm th−ờng mở H→FH→R2→tiếp điểm th−ờng mở H→ ( - ) giữ chặt cổ trục động cơ. Đồng thời cuộn hút rơle điện áp RU có điện nếu đủ điện áp nó sẽ hút làm đóng tiếp điểm th−ờng mở RU chuẩn bị cho mạch làm việc + Muốn động cơ quay thuận: Ta đ−a tay gạt bộ khống chế về vị trí b các mạch 3-7, 3-9 của bộ khống chế kín mạch các cuộn hút của các công tắc tơ Đg, 1T, 2T có điện (đ−ờng điện cấp cho cuộn hút Đg: theo mạch từ (+) →CC2 →tiếp điểm th−ờng mở RU→KC3- 7→cuộn hút Đg→ ( - ) Đ−ờng điện cấp cho cuộn hút 1T(theo mạch từ (+) →CC2 →tiếp điểm th−ờng mở RU→KC3-9→cuộn hút 1T, 2T→ ( - ) sẽ hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở Đg, 1T, 2T bên mạch động lực động cơ đ−ợc cấp điện đồng thời mở tiếp điểm th−ờng đóng 1T bên mach điều khiển cắt điện cuộn hút H. Khi cuộn hút H mất điện sẽ mở các tiếp điểm th−ờng mở H phanh hãm mất điện nhả cổ trục động cơ và động cơ quay thuận + Muốn cho động cơ quay ng−ợc: Ta đ−a tay gạt qua vị trí O về vị trí a. Khi tay gạt qua vị trí O các công tắc tơ Đg, 1T, 2T mất điện làm mở các tiếp điểm th−ờng mở bên mạch động lực ra và đóng các tiếp điểm th−ờng đóng bên mạch điều khiển lại động cơ bị mất điện phanh hãm hãm nhanh cổ trục động cơ. Lúc tay gạt qua vị trí số O đến vị trí a thì mạch KC3-7, KC3-11 kín các cuộn hút Đg, 1N, 2N có điện sẽ hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở Đg, 2N, 1N mạch động lực lại động cơ đ−ợc cấp điện đồng thời mở tiếp điểm th−ờng đóng 1N bên mạch điều khiển ra cuộn hút H mất điện làm mở tiếp điểm th−ờng mở H phanh hãm mất điện nhả cổ trục động cơ động cơ quay ng−ợc + Muốn dừng động cơ ta đ−a tay gạt về vị trí số O và cắt cầu dao 19
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ch−ơng V Thiết bị điều khiển vμ khống chế 5.1.Khái niệm vμ phân loại 5.1.1.Khái niệm: Thiết bị bảo vệ và khống chế là các khí cụ điện tự động đóng ngắt mạch điện điều khiển sự làm việc của mạch điện 5.1.2.Phân loại * Theo nguyên tắc làm việc có khí cụ điện và khí cụ điện khống chế và khí cụ điện bảo vệ * Theo loại dòng điện có thiết bị bảo vệ và khống chế dòng một chiều và thiết bị bảo vệ và khống chế dòng xoay chiều 5.2.Các yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ 5.2.1. Tính chọn lọc Yêu cầu thao tác bảo vệ có chọn lọc nh− khi có sự cố ở mạch nào thì khí cụ bảo vệ ở mạch đó tác động hoặc có nhiều tầng bảo vệ nếu xảy ra sự cố ở tầng nào thì khí cụ ở tầng đó tác động 5.2.2.Tính tác động nhanh Khi có sự cố các khí cụ bảo vệ phải tác động tức thời. Riêng với rơ le nhiệt phải tác động theo yêu cầu 5.2.3.Độ nhạy Là tỷ số biến thiên giữa trị số mà khí cụ tác động thực và trị số mà ta đặt cần tác động x là trị số đặt cần tác động Δγ fγ S = lim ∆ → = Y là trị số tác động thực x x 0 ΔΧ fΧ 5.2.4.Độ tin cậy : Thiết bị bảo vệ cần đảm bảo các độ tin cậy sau + Có khả năng làm việc liên tụ lâu dài khi đại l−ợng điện đặt vào chúng nằm trong giới hạn cho phép + Có tính chọn lọc + Có tính tác động nhanh + Có độ nhậy cao 5.3.Cầu chì 5.3.1. Khái niệm và phân loại 1. Khái niệm Cầu chì là một loại khí cụ điện dùng để bảo vệ các thiết bị điện và l−ới điện khi có sự cố quá tảI, ngắn mạch xảy ra. 2.Phân loại - Theo điện áp có hai loại: Cầu chì cao áp và cầu chì hạ áp - Theo công dụng 20
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Loại đặt hở : Loại này không có vỏ bọc kín th−ờng chỉ gồm dây chảy là những phiến làm bằng chì lá, kẽm, hợp kim, chì thiếc + Loại đặt kín + Loại có thiết bị dập hồ quang , loại không có thiết bị dập hồ quang 5.3.2.Một số cầu chì thông dụng 1. Loại hộp còn gọi là cầu chì hộp:Th−ờng dùng cho mạng điện sinh hoạt Vỏ và nắp cầu chì đều làm bằng sứ cách điện hoặc bằng nhựa bên trong có các tiếp xúc điện bằng đồng bắt chặt các tiếp xúc điện bằng đồng vào mặt trong vỏ. Dây chảy đ−ợc bắt chặt bằng vít vào hai tiếp xúc điện trên nắp. Dây chảy th−ờng không đ−ợc chế tạo sẵn mà tuỳ nơi sử dụng ng−ời ta th−ờng dùng vật liệu làm dây chảy bằng dây đồng, nhôm, chì, thiếc vvv có tiết diện tròn 2.Cầu chì xoáy( cầu chì vặn):Th−ờmg dùng lắp ở tủ điện của các mạch máy công cụ có dạng nh− hình vẽ Thân(hay đế) và nắp làm bằng sứ, tiếp xúc giữ nắp và thân bằng ren xoáy. Dây chảy bằng đồng có khi bằng bạc, chì th−ờng chế tạo sẵn với các dòng định mức 10A, 15A, 20A, 25A, 30A 40A, 60A, 100A và đ−ợc đặt trong ống bằng sứ đ−ợc hàn hai đầu vào hai nắp bằng kim loại. Trong ống có chứa đầy cát thạch anh 3. Cầu chì ống - Loại kín trong ống có cát thạch anh: Loại này th−ờng gọi là cầu chì ống sứ. Vỏ làm bằng sứ dạng hình hộp chữ nhật.Trong vỏ có trụ tròn rỗng để đặt dây chảy (th−ờng có dạng hình lá sau đó đổ dầy cát thạch anh. Dây chảy đ−ợc hàn đính vào đĩa 4 và đ−ợc bắt chặt vào phiến 5 có cực tiếp xúc 6 các phiến 5 đ−ợc bắt chặt vào phiến sứ bằng vít 7 - Loại kín không có cát thạch anh: Loại náy vỏ làm bằng chất hữu cơ có dạng hình ống gọi là cầu chì ống phíp. Dây chảy hình lá đặt trong vỏ hai đầu vỏ hình ống đựơc nắp kín bằng hai nắp bằng đồng tiếp xúc với dây chảy và các cực tiếp xúc Tóm lại :Cấu tạo của cầu chì gồm vỏ , nắp, dây chảy - Vỏ cầu chì đ−ợc làm bằng sứ, nhựa hoặc bằng chất hữu cơ hình dạng có thể là hình ống, hình hộp chữ nhật - Nắp cầu chì làm bằng sứ hoặc bằng đồng - Dây chảy có thể làm bằng đồng, chì tiếp diện tròn hoặc bằng những phiến chì lá, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhôm lá đồng lá .vvv đ−ợc dập thành nhiều hình dạng khác nhau sau đó dùng vít bắt chặt vào các đầu cực dẫn điện trên các tấm cách điện. 4.Nguyên lý làm việc - Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đối với dòng điện chạy qua (gọi là đặc tính Ampe- giây hình vẽ ). Để có tác dụng bảo vệ đ−ờng Ampe –giây của cầu chì (đ−ờng 1) Tại mọi điểm đều phải thấp hơn 21
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - đ−ờng đặc tính đối t−ợng đ−ợc bảo vệ (đ−ờng 2) đ−ờng đặc tính thực tế của cầu chì đ−ợc biểu thị bằng đ−ờng cong 3 t I Iđm Igh - Trong miền quá tải lớn vùng B cầu chì bảo vệ đ−ợc đối t−ợng. Trong miền quá tải nhỏ vùng A cầu chì không bảo vệ đ−ợc đối t−ợng. Thực tế khi quá tải không lớn khoảng từ (1,5- 2)IĐm sự phát nóng của cầu chì diễn ra chậm và phần lớn nhiệt l−ợng đều toả ra môi tr−ờng xung quanh do đó cầu chì không bảo vệ đ−ợc quá tải nhỏ. - Trị số dòng điện mà dây chảy cầu chì bị chảy đứt khi đặt tới nhiệt độ giới hạn gọi là dòng điện giới hạn IGh. Để dây chảy cầu chì không bị đứt ở dòng điện định mức IDm cần đảm bảo điều kiện IGh > IDm mặt khác để bảo vệ tốt và dòng điện IGHlại phải không lớn hơn IĐm nhiều. Do đó th−ờng cho tho kinh nghiệp IGh= (1,6 –2)IĐm đối với dây đồng, IGh= (1,25 –1,45)IĐm đối với dây chì; IGh= 1,5IĐm đối vói hợp kim chì thiếc. - Khi quá tải lớn gấp 3-4 lần IĐm hoặc ngắn mạch thì quá trình phát nóng sẽ đoạn nhiệt nghĩa là tất cả nhiệt l−ợng dây chảy sinh ra sẽ phát nóng cục bộ cầu chì làm dây chảy chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng và đứt ra - 5.3.3.Tính chọn cầu chì Ucầu chì ≥ Ul−ới Icầu chì ≥ Idccc Idccc ≥ Itt Ucầu chì là điện áp định mức của vỏ cầu chì Icầu chì là dòng điện định mức của vỏ cầu chì hay chính là dòng điện lớn nhất lâu dài đi qua dây chảy cầu chì Itt là dòng điện tính toán của phụ tải + Đối với phụ tải không có dòng khởi động hoặc dòng khởi động nhỏ( nh− phụ tải mạng điện hoạt) thì Idccc = (1,1ữ 1,25)Iđmpt + Đối với phụ tảI có dòng điện khởi động lớn thì Ikd I = cầu chì C Trong đó IKĐ = Iđm. λ 22
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - C= 2,5 đối với động cơ khởi động không tải C= 1,6 -2 đối với động cơ khởi động quá tải IKđ là dòng điện khởi động của động cơ 5.3.4.Ký hiệu 5.4.Rơ le bảo vệ 5.4.1.Khái niệm và phân loại 1. Khái niệm: Rơ le bảo vệ là khí cụ điện bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện 2.Phân loại + Theo nguyên lý làm việc có: Rơ le kiểu điện từ, rơ le kiểu cảm ứng, rơ le điện động, rơ le nhiệt, rơ le bán dẫn vvv +Theo đại l−ợng có: Rơ le dòng, rơ le áp, rơ le công suất, rơ le tần số vvv + Theo loại dòng điện có: Rơ le dòng điện một chiều, rơ le dòng điện xoay chiều. + Theo giá trị và chiều của đại l−ợng đi vào rơ le có: Rơ le cực đại, rơ le cực tiểu, rơ le sai lệch, rơ le h−ớng. 5.4.2.Rơ le dòng điện 1.Rơ le dòng điện kiểu điện từ Rơle dòng điện là một khí cụ điện dùng để bảo vệ mạch điện khi bị quá tải hoặc ngắn mạch và để điều khiển sự làm việc của động cơ a. Cấu tạo: Nh− hình vẽ + Mạch từ 1 dạng hình chữ E hoặc chữ U gồm nhiều các lá thép kỹ có bề dầy 0,35mm hoặc 0,5mm ghép lại. + Cuộn dây 2: Th−ờng có hai cuộn dây bằng dây đồng hoặc nhôm + Phần ứng 3: Là miếng sắt từ hình chữ Z gắn chặt trên trục quay nhờ hai ổ đỡ + Lò xo 4 + Hệ thống tiếp điểm 5 và 6: Làm bằng bạch kim + Đòn bẩy 7 + Hệ thống vít điều chỉnh 8 và 9 b.Nguyên lý làm việc Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây 2 sẽ tạo ra lực tác dụng lên phần ứng 3.Nếu dòng điện qua cuộn dây đạt đến trị số đủ lớn lúc này lực điện từ thắng lực cản của lò xo 4 hút phần ứng 3 làm trục quay làm mở (hoặc đóng) hệ thống tiếp điểm 5 và 6 - Trị số dòng điện tác động của rơle đ−ợc chỉnh định bằng hai ph−ơng pháp 23
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Thay đổi sơ đồ đấu cuộn dây rơle: Khi cần dòng điện tác động nhỏ ta đấu nối tiếp hai cuộn dây. Khi cần dòng tác động lớn ta đấu song song hai cuộn dây. Do vậy với cùng một lực sức căng lò xo 4 khi đấu song song dòng tác động lớn gấp đôi so với đấu nối tiếp Di chuyển hệ thống đòn bẩy 7 để tăng hoặc giảm lực sức căng của lò xo 4 hoặc điều chỉnh vít 8 và 9 thì có thể tăng hoặc giảm đ−ợc dòng điện tác động c.Cách chọn IRI ≥ I tínhtoán Trong đó: IRI là dòng điện phụ tải mà rơle cho phép liên tục chạy qua lớn nhất 2.Rơ le kiểu cảm ứng a.Cấu tạo nh− hình vẽ Gồm lõi sắt 1, vòng ngắn mạch 2, đĩa nhôm 3, trục vít 4, cung răng 5, tay đòn của cung răng 6, nam châm vĩnh cửu 7, khung động 8, lò xo 9, cuộn dây 10, vít tỳ của khung 11vít này làm thay đổi thời gian tác động giữa trục 4 và cung răng 5 , tay đòn của phần ứng12, tiếp điểm cắt nhanh13, vít điều chỉnh cắt nhanh 15, tiếp điểm của phần ứng16, phần ứng 17. b.Nguyên lý làm việc Khi có dòng điện cuộn dây 10 làm xuất hiện từ thông Φ chạy trong lõi thép 1 sau đó đ−ợc chia làm 2 thành phần Φ1 đi qua thành phần lõi thép không có vòng ngắn mạch và thành phần Φ2 đi qua thành phần lõi thép có vòng ngắn mạch. Khi từ thông Φ2 cắt qua vòng ngắn mạch cảm ứng trên vòng ngắn mạch một dòng điện. Dòng điện cảm ứng trong vòng ngắn mạch sẽ sinh ra Φc chống lại Φ2. Tổng hợp Φc và Φ2 ta đ−ợc Φ3. Từ thông Φ1 và Φ3 cắt qua đĩa nhôm 3. Hai từ thông này lệch nhau về thời gian một góc và về không gian một góc tạo thành từ tr−ờng quay làm đĩa nhôm quay. Bình th−ờng trục của đĩa nhôm cố định trên khung động 8 không này có thể quay quanh trục 0. Lò xo 9 giữ khung 8 sao cho trục vít 4 gắn trên trục của đĩa nhôm không ăn khớp với cung răng 5( cung răng 5 có vị trí cố định).Khi dòng điện qua cuộn dây 10 đạt tới giá trị chỉnh định tác động đĩa 3 bị kéo làm quay trục vít 4 ăn khớp với cung răng 5 và đ−a cung răng 5 lên trên. Trên cung răng 5 có hàn thêm tay đòn 6 cho nên khi cung răng 5 đi lên thì tay đòn 6 cũng đi lên và chạm vào tay đòn 12 làm cho cặp tiếp điểm căt nhanh đóng lại nên xung điện áp đ−ợc truyền đi để cắt cầu dao tải( khí cụ điện đóng cắt có cuộn hút) Khoảng thời gian từ lúc trục vít 4 ăn khớp với cung răng 5 cho đến lúc truyền đi cắt cầu dao phụ thuộc vào dòng điện đi qua cuộn dây 10 và vị trí của cung răng5 khoảng cách giữa tay đòn 6 và tay đòn 12 Khi ngắn mạch thì bị phần ứng hút làm đóng tiếp điểm 13. Vì từ lực lúc ngắn mạch mạnh 3.Rơ le nhiệt:Rơ le nhiệt là một khí cụ điện dùng để bảo vệ quá tải dài hạn cho mạch điện nh− dùng để bảo vệ cho động cơ khi bị quá tải lâu 24
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - a.Cấu tạo nh− hình vẽ - Bộ phận đốt nóng 1 đ−ợc mắc nối tiếp với mạch động lực (động cơ) - Bộ phận giãn nở 2 làm bằng hai lá kim loại có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau đ−ợc gắn chặt với nhau ( hai lá kim loại này đ−ợc làm th−ờng là hợp kim sắt và Niken hoặc Sắt +Đồng thau - Cuộn dây nam châm của công tắc tơ 3 - Lò xo 4 - Nút ấn phục hồi 5 - Hệ thống đòn bẩy 6 - Tiếp điểm 7: tiếp điểm này th−ờng làm bằng bạch kim Chú ý: Bộ phận đốt nóng của rơle nhiệt có ba hình thức đốt nóng: + Đốt nóng trực tiếp: Dòng điện phụ tải trực tiếp đi qua tấm kim loại kép. Nh− vậy cấu tạo đơn giản nh−ng khi muốn thay đổi dòng điện định mức thì phải thay đổi cả thanh kim loaị kép + Đốt nóng gián tiếp: Dòng điện phụ tải đi qua dây điện trở bên ngoài dây này chỉ áp sát vào thanh kim loại kép. Khi bị quá tải nhiệt l−ợng ở dây này sẽ đốt nóng thanh kim loại kép làm cong đi. Cách này có −u điểm là khi muốn thay đổi dòng điện định mức chỉ việc thay dây điện trở mà không phải thay thanh kim loại kép. Tuy vậy nh−ợc điểm là khi dòng điện phụ tải cao quá dễ bị đứt dây đốt nóng + Đốt nóng hỗn hợp: vừa đốt trực tiếp vừa đốt nóng gián tiếp b.Nguyên lý làm việc + Khi dòng điện qua bộ phận đốt nóng(1)nhỏ hơn hoặc bằng dòng điện định mức thì nhiệt l−ợng toả ra nhỏ và cơ bản toả ra môi tr−ờng xung quanh do đó lá kim loại kép không bị uốn cong do đó tiếp điểm 7 vẫn đóng kín nh− hình a + Khi có hiện t−ợng quá tải lúc này dòng điện qua bộ phận đốt nóng 1 lớn hơn dòng điện định mức. Nhiệt l−ợng sinh ra trên dây đốt nóng tăng cao đốt nóng bộ phận giãn nở 2 làm bộ phận giãn nở 2 cong bật khỏi hệ thống đòn bẩy 6. D−ới tác dụng của lò xo 4 đòn bẩy 6 bị kéo xuống do đó tiếp điểm 7 mở ra cắt điện cuộn hút 3 công tắc tơ sẽ cắt động cơ ra khỏi nguồn điện nh− hình b + Muốn cho rơle nhiệt trở về vị trí làm việc bình th−ờng ta chỉ cần ấn nút phục hồi 5 lúc đó đòn bẩy 6 đ−ợc kéo lên và bộ phận giãn nở cũng nh− tiếp điểm 7 trở về vị trí ban đầu c.Cách chọn IđnRN ≥ I tínhtoán Trong đó: IđnRN là dòng điện liên tục lớn nhất đi qua bộ phận đốt nóng d.Ký hiệu 25
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 4.Rơ le điện áp: Rơle điện áp là một khí cụ điện dùng để bảo vệ các thiết bị khi điện áp tăng hoặc giảm quá mức quy định. a.Cấu tạo: Rơle điện áp có cấu tạo t−ơng tự nh− rơle dòng điện chỉ khác cuộn dây của nó có số vòng nhiều hơn, tiết diện dây quấn nhỏ hơn và đ−ợc mắc song song với mạch điện của thiết bị cần bảo vệ. b.Nguyên lý làm việc * Với Rơle bảo vệ điện áp thấp: + Bình th−ờng khi điện áp l−ới điện ở giá trị định mức hoặc nhỏ hơn định mức không lớn thì phần ứng chịu tác dụng của lực điện từ làm các tiếp điểm th−ờng đóng của rơle mở ra và các tiếp điểm th−ờng mở đóng lại. + Khi điện áp l−ới hạ d−ói mức quy định lực điện từ giảm nhỏ hơn lực sức căng lò xo lúc này d−ới tác dụng của lò xo tiếp điểm th−ờng đóng từ trạng thái mở đóng trở lại và tiếp điểm th−ờng mở từ trạng thái đóng mở ra * Với Rơle điện áp cực đại + ở điện áp bình th−ờng phần ứng của rơle đứng yên ( không bị lực điện từ tác động) + Khi điện áp tăng cao quá mức quy định lực điện từ thắng lực cản của lò so phần ứng sẽ quay làm các tiếp điểm th−ờng đóng mở ra th−ơng mở đóng lại * Điện áp tác động của rơle cũng đ−ợc điều chỉnh bằng cách đấu cuộn dây rơle hoặc điều chỉnh đòn bẩy hoặc bằng vít 5.5.Một số rơ le thông dụng khác 5.5.1.Rơ le trung gian + Rơ le trung gian thực chất là một loại rơ le điện từ đơn giản đ−ợc dùng rất nhiều trong các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện và các sơ đồ điều khiển tự động và thông tin liên lạc + Rơ le trung gian th−ờng có nhiều tiếp điểm th−ờng mở và th−ờng đóng + Nguồn cấp cho cuộn hút là điện một chiều th−ờng là 6V, 12V, 24V, 36V, 48V. + Nguồn cấp cho cuộn hút là điện xoay chiều th−ờng là 110V, 220V, 380V + Nguyên lý làm việc: Khi cấp dòng điện vào cuộn dây hút sẽ biến lõi thép 1 trở thành nam châm điện có từ lực thắng đ−ợc sức căng lò xo 3 hút phần ứng 2 làm cho cặp tiếp điểm th−ờng đóng mở ra, th−ờng mở đóng lại.Khi cắt dòng điện vào cuộn dây hút nhờ lò xo 3 kéo các tiếp điểm và phần ứng trở lại trạng thái ban đầu 5.5.2.Rơle thời gian: Rơle thời gian là khí cụ điện tạo ra thời gian duy trì cần thiết để bảo vệ và điều khiển trong mạch điện tự động hoá. 1.Rơle thời gian kiểu khí nén a.Cấu tạo 1. khung từ( lõi sắt) 26
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2 phần ứng (nắp) 3 Buồng khí 4 và 5. tiếp điểm 6. màng cao su 7 khung chuyền động và 8 bảng nhựa 9 và 10 Lò xo 11. Lỗ hút không khí 12. Vít điều chỉnh, 13. Van một chiều 14. Tay đòn( thanh truyên động) 15. cuộn hút b.Nguyên lý làm việc + Khi cấp điện vào cuộn dây 15 nắp 2 bị hút về phía lõi sắt. Đòn 14 nối chặt với nắp cũng đồng thời chuyển động. Bảng nhựa 8 tì vào đòn 14 bây giờ đ−ợc buông lỏng và d−ới tác dụng của lò so 9 sẽ rơi dần xuống d−ới. Bảng nhựa 8 nối chặt với màng cao su 6 nên màng mỏng này cũng bị kéo xuống. Buồng khí 3 ở phía trên màng tăng thể tích, áp suất không khí giảm xuống không khí bên ngoài sẽ đi qua lỗ 11 vào trong (lỗ càng lớn thì không khí vào càng nhanh) tiếp điểm 5 sẽ đóng (đóng sớm). + Khi cắt dòng điện nhờ phản lực của lò so 10 đòn 14 bảng nhựa 8 và màng cao su 6 đồng thời bị kéo lên phía trên không khí ở buồng 3 sẽ qua van 13 thoát ra ngoài. + Khi vặn vít 12 để điều chỉnh l−ợng không khí đi vào lỗ 11 sẽ điều chỉnh đ−ợc thời gian đóng của cặp tiếp điểm 5 nhanh hay chậm. Còn không khí ở d−ới màng 6 có tác dụng cản chuyển động. + Tiếp điểm 5 đ−ợc đóng chậm và mở ra tức thời còn tiếp điểm 4 thì đóng mở tức thời Rơle thời gian kiểu khí nén của liên xô cũ PBΠ 72-3 điện áp 220V tần số 50Hz có thể điều chỉnh đ−ợc thời gian duy trì từ 0,4 đến 180 giây 2.Rơle thời gian kiểu điện từ a.Cấu tạo Gồm lõi thép 2 hình chữ U có quấn cuộn dây 7 và có ống lót bằng đồng 1.Một đầu phần ứng 5 gắn với lõi thép đầu còn lại mang các tiếp điểm động của bộ tiếp điểm 8. Th−ờng có nhiều đôi tiếp điểm th−ờng mở và th−ờng đóng. b.Nguyên lý làm việc. Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây 7 lõi thép 2 sẽ trở thành nam châm điện hút phần ứng 5. Nếu cắt dòng điện thì phần ứng 5 không nhả ra ngay vì khi từ thông giảm ống trụ đồng 1 cảm ứng sức điện động và dòng điện làm cho lõi thép tiếp tục trở thành nam châm điện nên phần ứng vẫn bị hút trong một thời 27
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - gian nữa.Lúc phần ứng bị hút thì các tiếp điểm th−ờng mở đóng lại và th−ờng đóng sẽ mở ra. và ng−ợc lại. - Muốn điều chỉnh thời gian duy trì của rơle có thể làm bằng hai cách: + Thay đổi bề dầy của miếng đồng thau 6 gắn trên phần ứng ở vị trí khe hở không khí giữa phần ứng và lõi thép. Cụ thể khi miếng đồng càng mỏng thì thời gian nhả sẽ kéo dài + Thay đổi độ cang của lò so 3 băng vít 4 nếu giảm lực căng lò so thì thời gian nhả sẽ kéo dài và ng−ợc lại - Rơle kiểu này cuộn hút chỉ sử dụng điện một chiều, muốn sử dụng điện xoay chiều phải qua chỉnh l−u - Thông th−ờng rơle này duy trì đ−ợc thời gian từ 0,2 –5giây 3.Rơle thời gian kiểu bán dẫn a.Cấu tạo - Tranzitor T1 2N714, BL182, có độ khuyếch đại cao để xung khởi động nhanh thời gian dài - Tranzitor T2 không yêu cầu cao về chất l−ợng có thể dùng C1061 hoặc t−ơng đ−ơng - Tụ điện C =2000μF-, 2,5V để phóng nạp quy định thời gian cho rơle - Điện trở R2= 1kΩ để bảo vệ T2 - Điện trở R1= 5kΩ - Biến trở VR= 2,5 MΩ (có thể dùng nhiều điện trở đấu nối tiếp thành nhiều nấc mỗi nấc vài kΩ để dùng một công tắc - Điốt Đ để bảo vệ cho Rơle R - Rơle R dùng điện điều khiển là 12 V một chiều , còn dòng điện qua tiếp điểm của rơle tuỳ thuộc vào dòng điện của thiết bị điện mà nó điều khiển - Nguồn một chiều 12V cho rơle ta phải dùng một biến áp nhỏ 220V/12V qua chỉnh l−u b.Nguyên lý làm việc Dựa vào sự phóng nạp của tụ C ấn nút M tụ C đ−ợc nạp trong khoảng vài giây thì T1 thông làm T2 thông, Rơle hút, đóng mạch cho thiết bị cần điều khiển làm việc. Thời gian duy trì phụ thuộc vào thời gian phóng của tụ C và biến trở VR. Khi điện áp chỉ còn 0,2V (với bóng Ge ) đến 0,5 V (Với bóng silíc) thì T1 sẽ không làm việc làm cho T2 cũng ngừng dẫn và rơle R không hút để đóng mạch cho thiết bị điện cần điều khiển làm việc 5.5.3.Rơ le tốc độ Là khí cụ điện dùng để tự động khống chế các mạch điện điều khiển nh− các mạch điện điều khiển các máy công cụ a.Cấu tạo (Rơle tốc độ kiểu điện từ) 28
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Trục 1 của rơle tốc độ đ−ợc nối với trục Roto động cơ hoặc với máy cần khống chế. Trên trục 1 có lắp nam châm vĩnh cửu 2 có dạng hình trụ. Bên ngoài nam châm có trụ quay tự do 3 làm băng những lá thép mỏng ghép lại mặt trong có se rãnh và đặt các thanh dẫy 4 khép mạch với nhau giống nh− rôto động cơ lồng sóc. Trụ này quay tự do, trên trụ có lắp cần đẩy 5 b.Nguyên lý làm việc Khi động cơ điện hoặc máy quay, trục 1 quay theo làm quay nam châm 2, từ tr−ờng của nam châm cắt thanh dẫn 4 cảm ứng trong thanh dẫn dòng điện sinh ra mô men và bắt trụ 3 quay theo chiều của nam châm (chiều của động cơ). Khi trụ 3 quay qua cần đẩy 5 tuỳ theo h−ớng quay của trụ mà làm đóng hoặc mở hệ thống tiếp điểm 6 và 7 thông qua thanh thép đàn hồi 8 và 9 5.3.4.Rơ le áp suất 1.Cấu tạo: nh− hình vẽ gồm có 1 là các cặp tiếp điểm th−ờng đóng 2 là nút khống chế. Nút khống chế có hai chế độ đó là Chế độ giữ cho các cặp tiếp điểm ở trạng thái tác động và chế độ tiếp điểm không tác động 3 là trục động, 4 và 10 là lò xo, 5và 6 là tay đòn 7 là trục điều khiển, 8 là màng cao su, 9 là buồng khí 2. Nguyên lý làm việc + Kéo nút 2 lên để ở chế độ tiếp điểm không tác động.Khi máy nén làm việc khí d−ợc nén vào buồng 9, áp suất khí vào buồng khí tăng dần tăng đến khi áp suất khí lớn hơn áp lực nén của lò xo 4 thì khí sẽ đẩy màng cao su 8, trụ điều khiển 7 đI lên do đó trục 3 cũng bị đẩy lên khi đó lò xo 4 bị nén lại.Đồng htời trụ điều khiển 7 tác động đẩy vào tay đòn 6 làm lò xo 10 xoắn lại nén tay đòn 5 xuống làm cho cặp tiếp điểm 5 mở ra cắt điện động cơ nén máy nén ngừng làm việc. + Khi áp suất khí trong buồng khí nhỏ hơn áp lực nén của lò xo 4 thì lò xo đẩy trụ động 3 và trục điều khiển 7, màng cao su 8 đi xuống nhờ lò xo 10 xoay đẩy tay đòn 5, nén tay đòn 6 làm các cặp tiếp điểm đóng lại động cơ đ−ợc cấp điện máy nén làm việc trở lại + Nếu muốn dừng máy nén không cho làm việc ta ấn nút 2 xuống tất cả các cặp tiếp điểm đ−ợc mở ra động cơ mất điện do đó máy nén dừng làm việc 5.5.5.động cơ thừa hành điều khiển 1.Động cơ thừa hành điều khiển a.Khái niệm: Động cơ thừa hành là thiết bị trung gian nhận tín hiệu điện thành tốc độ quay. Động cơ này đ−ợc dùng rất phổ biến trong các mạch điều khiển. Nó là thết bị trung gian giữa bộ phận chỉ huy và đối t−ợng cần điều khiển + Yêu cầu động cơ này phải có khả năng - Tác động nhanh, quán tính nhỏ - Độ nhạy và khuyếch đại lớn 29
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Làm việc tuyến tính - Tổn hao ít + Động cơ thừa hành có cấu tạo đặc biệt + Cộng suất động cơ nhỏ tờ vài chục W đến vài trăm W b. Động cơ thừa hành không đồng bộ ( hay gọi động cơ chấp hành) * Cấu tạo nh− hình vẽ :Gồm 2 phần chính Stato và Rôto - Stato: Gồm có lõi thép Stato ngoài và lõi thép Stato trong + Lõi thép Stato ngoài t−ơng tự nh− động cơ điện 1 pha thông th−ờng mặt trong có sẻ rãnh đặt 2 cuộn dây kích từ và tín hiệu. Hai cuộn dây này đặt lệch nhau một góc 900. Lõi thép Stato ngoài đ−ợc ép vào trong vỏ máy + Lõi thép Stato trong không có dây quấn chỉ làm dẫn từ đ−ợc ép lên một giá đỡ gắn trên nắp máy. - Rôto: Có dạng hình cốc rỗng có thể làm bằng đồng hoặc nhôm rất mỏng để cho quán tính nhỏ. Rôto gắn trên trục máy và đ−ợc quay giữa khe hở của lõi thép Stato ngoài và lõi thép Stato trong. * Nguyên lý làm việc: Nh− động cơ 1 pha cuộn kích từ luôn đ−ợc nối phần tử khuyếch đại nh− tụ và trở. Khicó tín hiệu điện điều khiển đặt vào cuộn tín hiệu thì 2 cuộn dây này sẽ sinh ra từ tr−ờng quay làm quay rôto. c. Động cơ thừa hành điều khiển một chiều * Cấu tạo: Gồm 2 phần Stato và Rôto + Stato: Gồm có lõi thép Stato ngoài và lõi thép Stato trong - Lõi thép Stato ngoài đ−ợc ép vào mặt trong vỏ máy. Lõi thép hình thành các cực từ để quấn cuộn dây kích từ - Lõi thép Stato trong không có dây quấn. Gồm các lá thép kĩ thuật điện ghép lại với nhau gắn trên giá đỡ cố định ở nắp máy + Rôto: Có dạng hình cốc rỗng đ−ợc làm bằng vật liệu dẫn từ nh−ng trên mặt cốc đặt dây quấn mỏng hai đầu của mỗi bối dây nối với cổ góp ở đầu cốc. * Nguyên lý làm việc: Giống t−ơng tự nh− động cơ điện một chiều Điều khiển động cơ bằng hai cách + Cách 1: Điều khiển bằng phần ứng: Nguồn kích từ đặt vào cuộn dây kích từ. Còn tín hệu điều khiển đặt vào phần ứng. Khi không có tín hệu động cơ dừng. Khi có tín hiệu điều khiển động cơ quay. Ph−ơng pháp này đ−ợc sử dụng phổ biến vì tín hiệu tuyến tính tin cậy nh−ng dòng phần ứng hơI lớn, tổn hao nhiều. + Cách 2: Điều khiển bằng kích. Điện áp đặt vào phần ứng không đổi. Khi có tín hiệu đặt vào cuộn kích từ thì động cơ quayvà ng−ợc lại. Ph−ơng pháp này dòng kích từ nhỏ, tổn hao ít nh−ng không đ−ợc tuyến tính vì ảnh h−ởng bão hoà từ. 2. Động cơ b−ớc: a.Khái niệm 30
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Là loại động cơ chuyển động không liên tục mà theo từng b−ớc( Gián đoạn từng góc độ) d−ới tác dụng của các xung điện áp đặt vào dây quấn Stato + Động cơ b−ớc đ−ợc sử dụng rất nhiều trong các mạch tự động và điều chỉnh nh− máy sao chép ch−ơng trình, máy cắt gọt im loại làm việc theo ch−ơng trình nh− PLC + Động cơ b−ớc có thể cho các góc quay từ 10 → 1800 tần số xung giới hạn khiến cho động cơ có thể m[r máy và dừng mà không mất b−ớc vào khoảng 100HZ →10000HZ b. Cấu tạo + Stato có dạng cực lồi ( số cực lồi là số chẵn) . Dây quấn stato quấn trên các cực lồi cứ hai bối dây quấn trên một cực đối diện tạo thành một cặp cực gọi là mtj cuộn dây pha + Rôto: th−ờng là nam châm vĩnh cứu và đ−ợc kết cấu thành nhiều cặp. Số cực của động cơ đ−ợc xác định theo số cực của rôto.Số cực của Stato có th bằng số cực của rôto hoặc không bằng số cực của rôto. Th−ờng số cựcó Stato lớn hơn số cực rôto c.Nguyên lý làm việc: Dựa trên hai cực từ khác tên nhau Giả sử tại thời điểm ban đầu khi cấp điện vào pha A A, rôto ở vị trí nh− hình a Tiếp theo cấp điện vào pha A A, và pba B B, rôto quay đến vị trí nh− hình b Khi tiếp tục chỉ cấp điện cho pha B B, rôto sẽ quay đến vị trí nh− hình c. Nh− vậy với cách cấp điện nh− trên ta thấy sau mỗi lần cấp điện rôto quay đ−ợc một góc 450 ( tức là b−ớc một b−ớc 450) 360 360 Góc quay α = ( ) = = 450 2P.m 2.2.2 360 360 Còn nếu cấp điện từng pha thì ta có góc quay α = = = 900 2P.m 2.2 5.6.Một số mạch điện có rơ le bảo vệ và khống chế 5.6.1.Mạch khống chế đảo chiều quay cho động cơ truyền động bàn máy và máy bào gi−ờng * Sơ đồ nh− hình vẽ 13, 14, 15a, 15b - T và N là các công tắc tơ để đổi chiều dòng điện cấp cho phần ứng động cơ một chiều hoặc đổi chiều dòng điện kích từ của máy phát - RTr là rơle trung gian - 1RTh, 2RTh là các rơle thời gian - KH1, KH2 là các công tắc hành trình * Nguyên tắc: Để đảo chiều quay động cơ điện một chiều có hai cách - Cách 1: Đổi chiều nguồn cung cấp cho phần ứng ( Hình 13) - Cách 2: Đổi chiều nguồn cung cấp cho cuộn kích từ đối với hệ thống máy phát động cơ (Hình 14) ♦ Hoạt động 31
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Giả sử bàn máy đang dừng khi đã chuyển động hết hành trình ng−ợc vấu B tác động vào hộp công tắc hành trình KH làm tiếp điểm KH1 đóng, KH2 mở Muốn cho bàn máy chạy: Ta ấn nút M, cuộn hút RTr có điện đóng các tiếp điểm th−ờng mở RTr cuộn hút T có điện (theo mạch từ nguồn→KH1→ tiếp điểm th−ờng mở RTr2-4 → tiếp điểm th−ờng đóng đóng chậm 2RTh→cuộn hút T→tiếp điểm th−ờng đóng N→nguồn) đóng các tiếp điểm th−ờng mở T ở mạch phần ứng (hình 13) hoặc ở mạch cuộn kích thích (hình 14) động cơ đ−ợc cấp điện quay kéo bàn máy chuyển động theo chiều thuận (hình 15a). Đồng thời đóng tiếp điểm th−ờng mở T để cấp điện cho cuộn hút 1RTh và mở tiếp điểm th−ờng đóng T để khống chế cuộn hút N. Khi cuộn hút 1RTh có điện sẽ mở nhanh tiếp điểm th−ờng đóng đóng chậm 1RTh. Khi hết hành trình T vấu A đập vào công tắc KH làm KH1 mở KH2 đóng. Khi KH1 mở cuộn hút T mất điện mở tất cả các tiếp điểm th−ờng mở T và đóng các tiếp điểm th−ờng đóng T làm cuộn hút 1RTh mất điện nh−ng tiếp điểm th−ờng đóng đóng chậm 1RTh ch−a đóng ngay vì vậy động cơ mất điện và dừng theo quán tính. Lúc tốc độ động cơ giảm nhiều đồng thời là lúc tiếp điểm th−ờng đóng đóng chậm 1RTh cuộn hút N đ−ợc cấp điện (theo mạch từ nguồn→KH2→ tiếp điểm th−ờng mở RTr9-11 → tiếp điểm th−ờng đóng đóng chậm 1RTh→cuộn hút N→tiếp điểm th−ờng đóng T→nguồn) đóng các tiếp điểm N ở mạch phần ứng (hình 13) hoặc ở mạch cuộn kích từ (hình 14) động cơ đ−ợc cấp điện với chiều ng−ợc lại do đó động cơ sẽ quay ng−ợc lại kéo bàn máy chuyển động theo chiều ng−ợc N. Kết thúc hành trình ng−ợc vấu B đập vào công tắc KH quá trình chuyển động của bàn máy chuyển sang hành trình thuận Muốn dừng ấn nút dừng D 5.6.2.Mạch khởi động động cơ rôto dây quấn theo nguyên tắc tốc độ a.Sơ đồ nh− hình vẽ 9 Đối với động cơ rôto dây quấn ng−ời ta có thể xác định đ−ợc sức điện động ở dây quấn rôto theo biểu thức sau: E2= S.E20 (1) Trong đó: E2 là sức điện động ở dây quấn rôto khi tốc độ rôto khác 0 E20 là sức điện động ở dây quấn rôto khi rôto đứng yên S là hệ số tr−ợt: n1-n S= n1 60.f 1 n1= P n1 là tốc độ từ tr−ờng quay là một đại l−ợng có trị số không đổi n là tốc độ quay của rôto n - n Từ biểu thức (1) ta có: 1 E2= .E20 (2) n1 E2 = f(n) 32
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Từ biểu thức (2) ta nhận thấy khi đo đ−ợc trị số E2 ở mạch rôto ở một tốc độ nào đó thì ta xác định đ−ợc trị số của tốc độ đó. Vì nếu điện áp đặt vào động cơ không thay đổi thì E20= 4,44.φ.f.W2.Kdq2 là trị số không đổi. Với cách chứng minh t−ơng tự ta có f2= S.f1 Trong đó: f2 là tần số sức điện động ở mạch rôto f1 là tần số sức điện động ở mạch stato và bằng với tần số l−ới điện n1- n f2= .f1 (2) n f2 = f(n) (tần số f2 phụ thuộc vào tần số tốc độ) Dựa vào cơ sở trên ta có thể dùng rơ le điện áp hoặc rơle tần số đấu ở mạch rôto để khống chế quá trình mở máy động cơ theo nguyên tắc tốc độ b.Hoạt động: * Nguyên tắc: Khi động cơ khởi động điện trở phụ đ−ợc nối vào mạch rôto sau đó phải loại ra để động cơ làm việc trên đ−ờng đặc tính tự nhiên và ổn định ở điểm N * Tác động: + Đóng cầu dao CD để cung cấp điện cho mạch động lực và điều khiển + ấn nút mở M cuộn hút Đg có điện hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở Đg trên mạch động lực và điều khiển động cơ cấp điện khởi động đồng thời có dòng điện duy trì cho cuộn hút Đg khi buông tay khỏi nút mở M ban đầu tốc độ động cơ nhỏ nên suất điện động E2 lớn và bằng với điện áp của cuộn hút RU do đó rơle điện áp hút mở tiếp điểm th−ờng đóng RU do đó cuộn hút công tắc tơ G ch−a có điện, lúc này động cơ phải khởi động qua điện trở R phụ. Khi tốc độ động cơ tăng thì suất điện động E2 giảm đến nột trị số nào đó thì rơle điện áp RU sẽ tác động làm đóng tiếp điểm th−ờng mở RU cuộn hút G lập tức có điện (theo mạch từ nguồn→tiếp điểm th−ờng đóng RU→tiếp điểm th−ờng mở Đg→cuộn hút G→nguồn) làm đóng các tiếp điểm G bên mạch động lực loại điện trở phụ Rf ra khỏi mạch rôto tốc động động cơ chuyển sang đ−ờng đặc tính tự nhiên và tăng tới điểm ổn định N + Muốn dừng động cơ ta ấn nút dừng D 5.6.3. Sơ đồ điều khiển động cơ 2 cấp tốc độ ∆/ Y Y * Sơ đồ nh− hình vẽ Công tắc tơ 1G để đóng điện cho động cơ chạy tam giác (Δ) Công tắc tơ 3G để đấu YY cho động cơ Công tắc tơ 2G để đóng điện cho động cơ chạy YY Công tắc tơ T và N để đóng điện cho động cơ chạy thuận hoặc ng−ợc RK là Công tắc tơ khống chế chiều quay khi đã xác định tốc độ động cơ ở chế 33
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - độ tam giác hay YY bằng cách ấn nút chạy chậm M4D4 hay nút chạy nhanh M3D3 thì RK mới có điện đóng tiếp điểm th−ờng mở RK khi đó ấn nút M1D1 hoắc M2D2 thì công tắc tơ T hoặc N mới có điện để đóng điện cho động cơ - Chế độ làm việc của động cơ: Động cơ chạy ở chế độ tam giác thì 2p =8, n1=750 vòng/phút. Động cơ chạy ở chế độ sao kép YY thì 2p =4, n1=1500 vòng/phút b.Hoạt động ♦ Chạy thuận ở tốc độ chậm chế độ ∆ Đóng cầu dao CD ấn nút M4D4 cuộn hút 1G có điện hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở 1G động cơ đ−ợc đấu tam giác, cuộn hút RK có điện (theo mạch từ nguồn →tiếp điểm th−ờng mở 1G→cuộn hút RK→nguồn) sẽ hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở RK để chuẩn bị cung cấp điện cho cuộn hút T và N + Muốn cho động cơ quay thuận ở tốc độ chậm: Ta ấn nút M2D2 cuộn hút T có điện (theo mạch từ nguồn→D→D1→M2→ tiếp điểm th−ờng mở RK→tiếp điểm th−ờng đóng N cuộn hút T→RN→nguồn) hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở T động cơ đ−ợc cấp điện và quay thuận ở tốc độ chậm (Δ) + Muốn quay ng−ợc ở tốc độ chậm: Ta ấn nút M1D1. Hoạt động sẽ t−ơng tự nh− khi ấn M2D2 ♦ Chạy thuận ở tốc độ nhanh (chế độ saoképYY) Đóng cầu dao CD ấn nút M3D3 cuộn hút 2G, 3G có điện (theo mạch từ nguồn→D→D4→M3→ tiếp điểm th−ờng đóng 1G→ cuộn hút 2G và 3G→RN→nguồn) sẽ hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở 2G và 3G động cơ đựơc đấu YY, cuộn hút RG có điện làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở RK để chuẩn bị cũng cấp điện cho cuộn hút T và N + Muốn chạy thuận ở tốc độ nhanh:Ta ấn M2D2 cuộn hút T có điện (theo mạch từ nguồn→D→D1→M2→ tiếp điểm th−ờng mở RK→tiếp điểm th−ờng đóng N →cuộn hút T→RN→nguồn) làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở T động cơ đ−ợc cấp điện và quay thuận ở chế độ YY ( chạy nhanh) +Muốn chạy ng−ợc ở tốc độ nhanh : Ta ấn M 1D1 cuộn hút N có điện sẽ đóng tiếp điểm th−ờng mở N động cơ đ−ợc cấp điện và quay ng−ợc ở tốc độ nhanh ♦ Dừng động cơ ta ấn nút D Ch−ơng VI 34
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - độ tam giác hay YY bằng cách ấn nút chạy chậm M4D4 hay nút chạy nhanh M3D3 thì RK mới có điện đóng tiếp điểm th−ờng mở RK khi đó ấn nút M1D1 hoắc M2D2 thì công tắc tơ T hoặc N mới có điện để đóng điện cho động cơ - Chế độ làm việc của động cơ: Động cơ chạy ở chế độ tam giác thì 2p =8, n1=750 vòng/phút. Động cơ chạy ở chế độ sao kép YY thì 2p =4, n1=1500 vòng/phút b.Hoạt động ♦ Chạy thuận ở tốc độ chậm chế độ ∆ Đóng cầu dao CD ấn nút M4D4 cuộn hút 1G có điện hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở 1G động cơ đ−ợc đấu tam giác, cuộn hút RK có điện (theo mạch từ nguồn →tiếp điểm th−ờng mở 1G→cuộn hút RK→nguồn) sẽ hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở RK để chuẩn bị cung cấp điện cho cuộn hút T và N + Muốn cho động cơ quay thuận ở tốc độ chậm: Ta ấn nút M2D2 cuộn hút T có điện (theo mạch từ nguồn→D→D1→M2→ tiếp điểm th−ờng mở RK→tiếp điểm th−ờng đóng N cuộn hút T→RN→nguồn) hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở T động cơ đ−ợc cấp điện và quay thuận ở tốc độ chậm (Δ) + Muốn quay ng−ợc ở tốc độ chậm: Ta ấn nút M1D1. Hoạt động sẽ t−ơng tự nh− khi ấn M2D2 ♦ Chạy thuận ở tốc độ nhanh (chế độ saoképYY) Đóng cầu dao CD ấn nút M3D3 cuộn hút 2G, 3G có điện (theo mạch từ nguồn→D→D4→M3→ tiếp điểm th−ờng đóng 1G→ cuộn hút 2G và 3G→RN→nguồn) sẽ hút làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở 2G và 3G động cơ đựơc đấu YY, cuộn hút RG có điện làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở RK để chuẩn bị cũng cấp điện cho cuộn hút T và N + Muốn chạy thuận ở tốc độ nhanh:Ta ấn M2D2 cuộn hút T có điện (theo mạch từ nguồn→D→D1→M2→ tiếp điểm th−ờng mở RK→tiếp điểm th−ờng đóng N →cuộn hút T→RN→nguồn) làm đóng các tiếp điểm th−ờng mở T động cơ đ−ợc cấp điện và quay thuận ở chế độ YY ( chạy nhanh) +Muốn chạy ng−ợc ở tốc độ nhanh : Ta ấn M 1D1 cuộn hút N có điện sẽ đóng tiếp điểm th−ờng mở N động cơ đ−ợc cấp điện và quay ng−ợc ở tốc độ nhanh ♦ Dừng động cơ ta ấn nút D Ch−ơng VI 34
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ứng dụng thiết bị bán dẫn trong điều khiển mạch điện đơn giản 6.1. mạch điện ứng dụng dùng DiodE 6.1.1.Các mạch điện chỉnh l−u dùng Diode Gồm có chỉnh l−u một pha nửa chu kỳ và cả chu kỳ tải R và tải R + L ( hai tr−ờng hợp này đã học ở môn điện tử công nghiệp)và tải R + E, tải R + L + E 1.Mạch chỉnh l−u một pha một nửa chu kỳ a. Tải là R + E * Sơ đồ và đồ thị tín hiệu vào và ra nh− hình vẽ 6 -1a U2 là điện áp thứ cấp máy biến áp U0 là điện áp trung bình đặt lên tải * Nguyên lý làm việc: T−ơng tự nh− ở mạch chỉnh l−u tải R nh−ng tín hiệu ra ít mấp mô hơn b. Tải là R + L + E * Sơ đồ và đồ thị tín hiệu vào và ra nh− hình vẽ 6 -1b * Nguyên lý làm việc 2. Chỉnh l−u một pha tải cả chu kỳ a.Tải là R + E * Chỉnh l−u cả chu kỳ dùng máy biến áp + Sơ đồ và đồ thị tín hiệu vào và ra nh− hình vẽ 6- 1c + Nguyên lý làm việc * Chỉnh l−u cả chu kỳ dùng cầu diode + Sơ đồ và đồ thị tín hiệu vào và ra nh− hình vẽ 6- 1d + Nguyên lý làm việc b. Tải R + L + E * Chỉnh l−u cả chu kỳ dùng máy biến áp + Sơ đồ và đồ thị tín hiệu vào và ra nh− hình vẽ 6- 1e + Nguyên lý làm việc * Chỉnh l−u cả chu kỳ dùng cầu diode + Sơ đồ và đồ thị tín hiệu vào và ra nh− hình vẽ 6- 1f + Nguyên lý làm việc 3.Bảng tổng hợp một số sơ đồ chỉnh l−u cơ bản và các giá trị trên mạch Trong đó: I0 là dòng một chiều trung bình qua tảI U0 là điện áp một chiều trung bình trên tải 35
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - U là điện áp xoay chiều hiệu dụng đ−ợc lấy từ thứ cấp máy biến áp hay chính là điện áp đặt vào bộ chỉnh l−u I2 là điện áp xoay chiều hiệu dụng ở thứ cấp máy biến áp PBA là công suất máy biến áp P0 là công suất phụ tải một chiều 6.1.2.Mạch điện dùng Diode ổn áp và Diode đ−ờng hầm 1. Mạch điện dùng Diode ổn áp( Tức Diode Zener) * Ký hiệu nh− hình vẽ * Về cấu tạo vẫn là chuyển tiếp P -N nh−ng chế tạo bằng vật liệu chiệt và toả nhiệt tốt do đó khi đặt điện áp ng−ợc lớn sẽ xảy ra quá trình đánh thủng về điện( đánh thủng thác lũ hoặc đánh thủng tunen) mà ít khi đánh thủng về nhiệt nghĩa là không phá hỏng điốt * Đặc tính vôn ăm pe:Trong quá trình đánh thủng gần nh− song song với trục dòng điện( nghĩa là điện áp giữa katôt và anôt hầu nh− không đổi cụ thể đoạn AB trên hình 6- 2a). Vì thế lợi dụng đặc điểm này để dùng Diode Zener làm phần tử ổn định điện áp Giới hạn trên của phạm vi làm việc chính là trị số dòng điện ng−ợc tối đa cho phép Imax( điểm B trên hình) xác định bởi công suất tiêu hao cợc đại của diode P max I = max Ung Trong đó Pmax là công suất tiêu hao cực đại của diode Ung là điện áp ng−ợc đặt lên diode * Mạch ổn áp dùng Zener nh− hìnhvẽ 6- 2b U1 là điện áp một chiều ch−a ổn định U2 là điện áp lấy ra trên tải đã ổn định R1 là điện trở hạn chế dòng điện qua diode sao cho điểm làm việc nằm trong phạm vi AB cho phép Khi U1 biến động thì dòng qua R1 và ĐZ thay đổi nh−ng điện áp U2 trên hai đầu ĐZ vẫn giữ không đổi. / Giả sử U1 nhỏ hơn Ung thì UZ = U1 - UR1 và ch−a có dòng điện qua DZ trong đó / Ung là diện áp mà diode bị đánh thủng cho dòng điện đi qua diode và khi đó UZ / = Ung 2.Mạch điện dùng Diode đ−ờng hầm( Diode tunel) Diode tunel còn gọi là diode xuyên hầm * Về cấu tạo vẫn là chuyển tiếp P - N nh−ng khác với các loại diode khác là nồng độ tạp chất trong bán dẫn P và N rất lớn do đó vùng nghèo rất hẹp và điện tr−ờng chuyển tiếp trong vùng này rất lớn * Ký hiệu nh− hình vẽ * Đặc tính vôn ăm pe nh− hình vẽ 6- 2c 36
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Đoạn AB trên đồ thị t−ơng ứng với điện trở của diode âm ( hay điện trở vi phân tức dòng giảm trong khi điện áp trên diode tăng). Ta có sơ đồ t−ơng đ−ơng của diode tunel làm việc trong vùng điện trở âm nh− hình vẽ Trong đó RD đặc tr−ng cho điện trở âm C0 là điện dung hàng rào của chuyển tiếp P -N (cỡ khoảng 10 → 50PF) LS là điện cảm ký sinh của dây nối th−ờng rất nhỏ ( cỡ 0,5 nH) Nhìn vào mạch ta thấy đây là mchj RLC mắc nối tiếp nên có hiện t−ợng cổng h−ởng ở tần số nào đó gọi là tần số cộng h−ởng f0 thông th−ờng f0 vào cỡ hàng trăm MHz. Do đó Diode tunel th−ờng đ−ợc ứng dụng để khuyếch đại và tạo dao động siêu cao tần * Mạch ứng dụng nh− hình vẽ 6- 2d: Hình vẽ là mạch khuyếch đại dòng dùng Diode tunel nguồn một chiều E để xác định điểm làm việc tĩnh th−ờng chọn điểm giữa của đoạn AB trên đồ thị Nguồn tín hiệu cao tần cần khuyếch đại e sẽ gây ra dòng điện cao tần qua diode es es S là iD iD = và dòng qua RL là iL = RD RD DV RD là diện trở âm t−ơng ứng của diode RD = trong đoạn AB của đồ thị DesI es Nh− vậy dòng tín hiệu tổng là e = i -+ i = + S D L RD RL Vì RD âm nên ký hiệu RD = - RD iL RD Vậy hệ số khuyếch dòng điện của mạch là K = = i iS RD − RL 6.2. Các mạch điện ứng dụng Thyistor 6.2.1. Các mạch chỉnh l−u dùng Thyistor Bảng 2-2, 2- 3 là các sơ đồ chỉnh l−u một pha và 3 pha có điều khiển và các giá trị .Trong đó U0 là điện áp một chiều trung bình qua tải U là điện áp hiệu dụng thứ cấp máy biến áp I0 là dòng điện một chiều trung bình qua tải Là góc kích mở, là góc tắt dòng 6.2.2.Các mạch nghịch l−u dùng Thyistor (Đã học ở môn điện tử côngnghiệp) 6.2.3.Mạch điện điều khiển động cơ dùng Thyistor * Sơ đồ mạch điện nh− hình vẽ 6- 3 Động cơ M là động cơ vặn năng loại động cơ có thể dùng điện AC hoặc DC. Dòng điện qua động cơ là dòng diện ở bán chu kỳ d−ơng và đ−ợc thay đổi trị số bằng cách thay đổi góc kích mở của dòng IG * Nguyên lý làm việc: Giả sử ở nửa chu kỳ đầu của điện áp xoay chiều d−ơng ở a và âm ở b sẽ có dòng điện nạp cho tụ C (theo mạch đi từ a → M→ D→ R1→ VR → c → b). Do điện thế cấp cho cực G lấy trên tụ C nên giả sử điện thế đủ để cấp cho cực G là VG = 1V và dòng điện kích là IGmin = 1mA. Khi có dòng điện IG thì SCR mở cho dòng chính AK cấp cho động cơ làm việc (theo mạch đi từ a →M→ ASCR → KSCR → b). Thời gian nạp của tụ là = C ( R + VR). Từ biểu thức cho 37
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - thấy khi thay đổi gí trị của VR sẽ làm thay đổi thời gian nạp của tụ tức là thay đổi thời điểm có xung kích cho SCR mở dẫn đến thay đổi điện áp cấp cho động cơ M nh− thế sẽ thay đổi đ−ợc tốc độ cấp cho động cơ. * Chú ý: Ban đầu dòng nạp cho tụ qua động cơ rất nhỏ và thời gian nạp ngắn nên không đủ cho động cơ khởi động 6.2.4. Mạch điều khiển chiếu sáng dùng Thyistor * Sơ đồ mạch điện và đồ thị tín hiệu nh− hình vẽ 6- 4 * Nguyên lý làm việc + Giả sử ở nửa chu kỳ đầu của đieenj áp d−ơng ở a và âm ở b ta có dòng điện nạp cho tụ (theo mạch đi từ a →S → D1→ R1→R2 →VR →C →D3 →b). Sau thời gian nạp = C ( R1 + R2 + VR) tụ đ−ợc nạp đầy làm cho ET1 d−ơng hơn BT1 xuất hiện dòng phóng của tụ (theo mạch đi từ C →ET1→BT1→R5→C). Khi có dòng điều khiển IB thì bóng T1 mở cho dòng chính IC đi qua ( theo mạch C→ET1→CT1 →R6→C) dòng đi qua R6 làm cho BT2 d−ơng hơn ET2 xuất hiện dòng IB của T2 ( theo mạch đi từ C→ET1 →CT1→BT2 →ET2→R3→C). Khi có dòng IB bóng T2 mở cho dòng chính IC ( theo mạch a →S→D1→R1→R4→CT2→ ET2 →R3→D3→b).Dòng của bóng T2 đi qua R3 tạo nên điện thế đặt vào cực G của SCR kích cho SCR mở xất hiện dòng chính AK của SCR( theo mạch a→S→D1→ASCR→KSCR→D3→b) khi có dòng AK của SCR bóng đèn sáng Từ biểu thức τ = C( R1 + R2 + VR) ta thấy khi thay đổi giá trị VR sẽ thay đổi đ−ợc thời gian nạp của tụ tức là thay đổi thời gian mở của SCR và nh− vậy sẽ thay đổi đ−ợc điện áp đặt vào bóng S kết quả thay đổi đ−ợc độ sáng của bóng S + ở nửa bán chu kỳ sau d−ơng ở b âm ở a quá trình lặp lại t−ơng tự nh− trên * Chú ý: Dòng nạp cho tụ lúc ban đầu nhỏ nên không đủ để cho đèn sáng 6.2.5.Mạch điều khiển nhiệt độ lò dùng Thyistor +Sơ đồ nh− hình vẽ 6- 5 + Nhờ chuyển mạch K có thể điều chỉnh theo 10 cấp khác nhau từ 10% đến 100% công suất định mức của lò + Mạch 1R, 1D, 2D, 3D tạo ra các xung sau khi điện áp l−ới chuyển qua giá trị 0 + TigơSmit do 2 phần tử NOR S1 và S2 sẽ sửa dạng các xung trên và đ−a đến cửa và CP bộ đếm BĐ 2-10 có giải mã. Các diode ổn áp 1Đ, 2Đ làm nhiệm vụ chống nhiễu cho bộ điều chỉnh tránh chuyển đổi sai của bộ đếm BĐ + Mạch 4D, 1C, 2C ổn định nguồn điện áp một chiều cung cấp cho các mạch + Các xung d−ơng tới bộ đếm BĐ có độ dài xung bằng một nửa chu kỳ điện áp tần số công nghiệp + Khi đầu ra 0 của bộ đếm BĐ có mức logic1 thì đầu ra của trigơ tạo bởi 2 phần tử NOR S3 và S4 có mức logic1 qua điện trở R5 đến cợc gốc Transistor T mở cấp xung cho Thyristor TR thông dây điện trở Rd có dòng điện chạy qua. Thyristor 38
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - sẽ thông cho tới khi đầu ra cả bộ đếm BĐ nối với con tr−ợt K. Trên hình vẽ con tr−ợt K ở vị trí số 7 có mức logic1 Trigơ S3, S4chuyển trạng thái và thyristor khoá. Nh− vậy công suất cấp cho tảI 70% (con tr−ợt K ở vị trí số 7) công suất này tỷ lệ nghịch với thời gian tồn tại xung. Khi thyristor thông vị trí số 5 trên sơ đồ có độ lớn điện áp là 200/√2 V. Thời gian tồn tại xung thay đổi nhờ vị trí con tr−ợt K. + Nừu con tr−ợt K chuyển đổi về vị trí 100% thì trigơ S3, S4 không đổi trạng tháI giữ nguyên trạng thái đầu đầu ra có mức logic 1và thyristorr thông dẫn điện đến dây điện trở Rd dây điện trở đ−ợc cấp đầy đủ công suất Ghi chú: Mã 2- 10 còn gọi là mã BCD là sự liên hệ giữa mã cơ số 2 và mã cơ số 10 để dễ quan sát, dễ đọc 6.2.6. Mạch điều khiển tốc độ động cơ( quạt bàn) dùng Triac * Sơ đồ nh− hình vẽ 6- 6 + Sau khi bật công tắc K điện xoay chiều dẫn vào 2 đầu Avà B của quạt nhờ các điện trở R3, R2 và triết áp R1 sẽ lấy ra đ−ợc một điện áp thấp qua diode D kích vào cực G để triac dẫn điện cho quạt + Trở R4 và tụ C2 để bảo vệ cho Triac không bị hỏng bởi điện áp thay đổi trên bóng với tốc độ nhanh * Nguyên lý làm việc + Giả sử ở nửa chu kỳ đầu A d−ơng hơn B diode phân cực thuận kích cho triac dẫn xuất hiện dòng điện cấp cho quạt (theo mạch đi từ A→T1→T2 → quạt →B). Đồng thời tụ Cđ−ợc nạp ( theo mạch A → R1 và R2 → R3 →C→ quạt → B). + Giả sử ở nửa chu kỳ sau B d−ơng hơn A diode phân cực nghịch nên không có dòng điện tới cực G nh−ng lúc này nhờ tụ C phóng điện cấp cho cực G (theo mạch đi từ C→ D → G → T2 → C). Khi cực G có điện kích cho trac dẫn cấp điện cho quạt ( theo mạch đi từ B → quạt → Triac → A) + Quạt quay nhanh hay chậm tuỳ theo ng−ời sử dụng vặn triết áp R1 để làm thay đổi thời gian nạp cho tụ C lúc đó sẽ thay đổi đ−ợc góc kích mở của Triac 6.3.Mạch điện ứng dụng dùng Transistor 6.3.1.Mạch tín hiệu điều chỉnh điện áp 6- 7a * Sơ đồ mạch nh− hình vẽ * Nguyên lý làm việc + ở nửa chu kỳ đầu tụ điện ch−a nạp nên Q1 phân cực nghịch. Khi tụ nạp đến điện áp lớn hơn điện áp điều khiển giữa cực E và B của Q1 thì Q1 phân cực thuận kích cho Q2 dẫn cả 2 bóng Q1 và Q2 mau chóng dẫn bão hoà tụ điện phóng điện (Theo mạch C → EQ1 CQ1 → BQ2 → EQ2 →C ). Đồng thời xuất hiện dòng IC của Q2 đI từ nguồn → D → R1 → R3 → CQ2 → EQ2 → R5 → nguồn). Dòng điện của tụ và dòng IC của Q2 phóng qua R5 tạo thành điện áp đặt vào cực G và K củaSCR 39
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Khi đó SCR nào phân cực thuận thì nó sẽ dẫn. Điện áp trên tụ giảm dần cho tới khi nhỏ hơn điện áp điều khiển giữa cực E và B của Q1 thì Q1 lại phân cực ng−ợc quá trình lại đ−ợc lặp lại ở nửa chu kỳ sau Khi thay đổi VR sẽ làm thay đổi thời gian nạp của tụ C và t−ơng ứng thay đổi góc kích mở của các SCR và thay đổi trị số điện áp trung bình trên tải 6.3.2. Mạch khuyếch đại tín hiệu điều khiển Thyristor + Sơ đồ nh− hình vẽ 6- 7b + Khi có xung d−ơng đặt vào cực B của T thì T mở bão hoà lúc này toàn bộ điện áp nguồn đ−ợc đặt lên cuộn sơ cấp của máy biến áp BAX. Điện áp cảm ứng bên thứ cấp có cực tính t−ơng ứng làm phân cực thuận D3 đ−a dòng điều khiển vào giữa cực điều khiển và Ktôt của Thyritor + Diode D4 có tác dụng giảm điện áp ng−ợc đặt lên cực K và G của Thyristor + Diode D1 và D2 có tác dụng dập dòng tự cáminh ra trên cuộn dây sơ cấp máy biến áp 6.4.ứng dụng của quang trở vμ điện trở nhiệt 6.4.1. Điện trở quang(CDS) * Sơ đồ nh− hình vẽ 6-8 * Nguyên lý làm việc: + Khi trời sáng thì CDS có giá trị nhỏ nên có dòng đI qua CDS và điện trở 1K làm cho BT1 d−ơng hơn ET1 xuất hiện dòng điều khiển của T1 bóng T1 mở điện trở trên T1 là rất nhỏ. Nh− vậy điện thế tại cực B và E của T2 là đẳng thế nên T2 khoá rơ le R không có điện tiếp điểm AB của mở đèn không sáng + Khi trời tối CDS có giá trị lớn làm mất dòng qua CDS do đó T1 khoá làm cho BT2 d−ơng hơn ET2bóng T2 có dòng điều khiển mở cho IC đi qua rơ le (Theomạch nguồn 12V→R→CT2→ ET2 → điện trở 10Ω → âm 12V). Khi rơ le R có dòng điện đi qua sẽ làm đóng tiếp điểm AB bóng đèn sáng. 6.4.2. Nhiệt trở( thermistor viết tắt là th) * Nhiệt trở có 2 loại + Nhiệt trở có hệ số nhiệt d−ơng tức là nhiệt độ môi tr−ờng tác động vào th tăng thì trị số điện trở của th tăng và ng−ợc lại. Tr−ờng hợp này đ−ợc ứng dụng trong lĩnh vực điện tử công nghiệp + Nhiệt trở có hệ số nhiệt âm tức là nhiệt độ môi tr−ờng tác động vào th tăng thì trị số điện trở của th giảm và ng−ợc lại. Tr−ờng hợp này đ−ợc ứng dụng trong lĩnh vực điện tử dân dụng. *Mạch điện bảo vệ quá nhiệt cho thiết bị điện dùng nhiệt trở có hệ số nhiệtd−ơng + Sơ đồ nh− hình vẽ 6- 9 + Nguyên lý làm việc: Khi nhiệt độ của thiết bị tác động vào th thấp thì nhiệt trở có giá trị nhỏ nên UB1 thấp làm T1 khoá và T2 dẫn bão hoà rơ le R có điện. 40
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ( Theo mạch + VCC →R C2 → E2 → RE → - VCC ) làm đóng tiếp điểm AB cấp điện cho thiết bị điện làm việc. Khi nhiệt độ của thiết bị tác động vào th tăng quá mức cho phép làm giá trị điện trở của nhiệt trở tăng nên UB1 tăng phân cực thuận cho BE của T1 làm T1 dẫn bão hoà. Khi T1 dẫn bão hoà thì điện trở của 1 rất nhỏ do đó UBE của T2 ≈ 0 bóng T2 khoá rơ le R mất điện mở tiếp điểm AB cắt điện thiết bị để bảo vệ 6.5. Một số mạch tổng hợp đơn giản 6.5.1. Mạch điều chỉnh ổn định điện áp * Sơ đồ nh− hình vẽ 6- 10 + Biến áp T1 đổi điện áp nguồn 220V ra 16V + Cầu chỉnh l−u gồm 4 diode D1, D2, D3, D4 loại 1N4001 + Transistor Q1 loại 2N657A là Transistor công suất đ−ợc mắc nối tiếp đóng vai trò điện trở điều chỉnh. Transistor Q2 loại 2N697 để khuyếch đại điều chỉnh Q1. + R1 = 330Ω, Rd = 2,7K đều có công suất 0,5W dùng để phân cực. Diode ổn áp DZ loại1N748 và Rd tạo mức điện áp chuẩn. Các điện trở R2 = R8 = 100Ω, đều có công suất 0,5W và chiết áp Rp = 1K dùng để bảo vệ Q2 và điều chỉnh điện áp ra. Tụ C1 = 2200μF, 25V để lọc nguồn. * Nguyên lý làm việc: Diode DZ với Rd tạo ra điện áp chuẩn giữ cho UE của Q2 luôn luôn không đổi. Giả sử vì một lý do nào đó làm cho U ra tăng, UB2 tăng làm UBE của Q2 tăng dòng IC2 tăng sụt áp trên R1 tăng làm UB1 giảm Transistor Q1 bị khoá bớt lại sụt áp của UCE của Q1 tăng làm Ura giảm xuống để ổn định. + Nếu giả thiết Ura bị giảm thì UB2 sẽ giảm theo và quá tình xảy ra sẽ ng−ợc lại để luôn giữ cho Ura ổn định 6.5.2.Mạch điều chỉnh ổn định tốc độ * Sơ đồ nh− hình vẽ 6- 11 * nguyên lý: Tín hiệu đặt tốc độ Uđ lấy trên biến trở Rd. Tín hiệu phản hồi âm tốc độ UW lấy từ máy phát tốc FT qua chỉnh l−u( Vì có đảo chiều quay) và qua bộ phân áp R1, R2. Tín hiệu điều khiển Uđk = Uđ - UW đặt vào bộ phát xung FX để phát cung cấp cho Thyristor. Tốc độ quay của động cơ phụ thuộc vào góc mở của thyristor. Mà góc mở quyết định bởi bộ phát xung FX do Uđk điều khiển. 6.5.3. Mạch tự động điều chỉnh nhiệt độ + Sơ đồ nh− hình vẽ 6- 11 Sơ đồ gồm: R1 = 22K, R2 = 62Ω, R3 = 100Ω, R4 = 390Ω,Rđ =180K,RC = 25K, C1 = 100μF - 16V, C2 = 100μF - 400V, C3 = 220nF - 630V, C4 = 47nF - 400V. + RX là nhiệt trở có hệ số nhiệt d−ơng và đ−ợc đặt vào vị trí cần lấy tín hiệu nhiệt độ lò + RC là biến trở để đặt nhiệt độ lò theo cầu + Nhiệt độ lò đ−ợc tự động ổn định nhờ IC tự động điều khiển sự đóng mở Triac 41
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - thông qua tín hiệu nhiệt nhận đ−ợc từ RX. Cụ thể nhiệt độ giảm thì tăng góc kích mở Triac và ng−ợc lại. Ch−ơng VII Quá trình khởi động vμ h∙m động cơ 7.1.Quá trình khởi động 7.1.1. khái niệm về đặc tính cơ và quá trình khởi động a. Khái niệm về đặc tính cơ của động cơ * Đặc tính cơ của động cơ điện là mối quan hệ giữa tốc độ quay(n hoặcω) và mô mem quay( M) * Có 2 loại đặc tính cơ: Đó là đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo + Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ điện là nếu nh− động cơ vận hành ở chế độ định mức làm việc với Uđm, fđm , Iđm, Φđm vvv và không nối thêm điện trở phụ hoặc cuộn dây điện kháng vào động cơ. thì khi đó động cơ làm việc trên đ−ờng đặc tính cơ tự nhiên có điểm làm việc ổn định định mức ứng với mô mem định mức, tốc độ định mức. + Đặc tính cơ nhân tạo là đặc tính khi ta thay đổi các tham số nguồn( U thay đổi, I thay đổi ) hoặc nối thêm điện trở phụ, cuộn điện kháng vào động cơ * Để so sánh và đánh giá các đặc tính ng−ời ta đ−a ra khái niệm độ cứng đặc ΔΜ tính cơ ký hiệu β và đ−ợc tính theo công thức β = Δω Trong đó M là mô mem, ω là vận tốc góc quay ( Rad/s) + β lớn có đặc tính cơ cứng nh− đ−ờng 2 hình 7-1a. Khi mô mem thay đổi lớn tốc độ thay đổi ít + β nhỏ có đặc tính cơ mềm nh− đ−ờng 1hình 7-1a. Khi mô mem tăng (thay đổi nhiều) thì tốc độ giảm. + β bằng vô cùng có đặc tính cơ tuyệt đối cứng nh− đ−ờng 3 hình 7-1a b. Quá trính khởi động động cơ + Là quá trình mà khi ta đặt điện áp định mức vào động cơ thì tốc độ động cơ sẽ tăng dần từ 0 đến định mức + Trong quá trình khởi động tốc độ động cơ tăng dần còn mô mem sẽ giảm dần và dòng điện khởi động giảm dần + Khi khởi động dòng điện khởi động rất lớn th−ờng bằng 5 → 7 lần dòng điện định mức( đối với động cơ rôto lồng sóc) và 1,8 → 2,5 lần ( đối với động cơ rôto dây quấn). Do vậy khi khởi động động cơ th−ờng cho động khởi động trên các đ−ờng đặc tính cơ nhân tạo ví dụ nh− khởi động qua các điện trở phụ hoặc cuộn dây điện kháng vvv nhằm để giảm dòng khởi động. Nh−ng khi khởi động xong tốc độ động cơ đạt gần bằng định mức thì cho động làm việc trên đ−ờng đặc tính cơ tự nhiên tức là lúc này phảI loại hết các điện trở phụ hoặc cuộn điện kháng hoặc máy biến áp vv ra khỏi động cơ. 42
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - thông qua tín hiệu nhiệt nhận đ−ợc từ RX. Cụ thể nhiệt độ giảm thì tăng góc kích mở Triac và ng−ợc lại. Ch−ơng VII Quá trình khởi động vμ h∙m động cơ 7.1.Quá trình khởi động 7.1.1. khái niệm về đặc tính cơ và quá trình khởi động a. Khái niệm về đặc tính cơ của động cơ * Đặc tính cơ của động cơ điện là mối quan hệ giữa tốc độ quay(n hoặcω) và mô mem quay( M) * Có 2 loại đặc tính cơ: Đó là đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo + Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ điện là nếu nh− động cơ vận hành ở chế độ định mức làm việc với Uđm, fđm , Iđm, Φđm vvv và không nối thêm điện trở phụ hoặc cuộn dây điện kháng vào động cơ. thì khi đó động cơ làm việc trên đ−ờng đặc tính cơ tự nhiên có điểm làm việc ổn định định mức ứng với mô mem định mức, tốc độ định mức. + Đặc tính cơ nhân tạo là đặc tính khi ta thay đổi các tham số nguồn( U thay đổi, I thay đổi ) hoặc nối thêm điện trở phụ, cuộn điện kháng vào động cơ * Để so sánh và đánh giá các đặc tính ng−ời ta đ−a ra khái niệm độ cứng đặc ΔΜ tính cơ ký hiệu β và đ−ợc tính theo công thức β = Δω Trong đó M là mô mem, ω là vận tốc góc quay ( Rad/s) + β lớn có đặc tính cơ cứng nh− đ−ờng 2 hình 7-1a. Khi mô mem thay đổi lớn tốc độ thay đổi ít + β nhỏ có đặc tính cơ mềm nh− đ−ờng 1hình 7-1a. Khi mô mem tăng (thay đổi nhiều) thì tốc độ giảm. + β bằng vô cùng có đặc tính cơ tuyệt đối cứng nh− đ−ờng 3 hình 7-1a b. Quá trính khởi động động cơ + Là quá trình mà khi ta đặt điện áp định mức vào động cơ thì tốc độ động cơ sẽ tăng dần từ 0 đến định mức + Trong quá trình khởi động tốc độ động cơ tăng dần còn mô mem sẽ giảm dần và dòng điện khởi động giảm dần + Khi khởi động dòng điện khởi động rất lớn th−ờng bằng 5 → 7 lần dòng điện định mức( đối với động cơ rôto lồng sóc) và 1,8 → 2,5 lần ( đối với động cơ rôto dây quấn). Do vậy khi khởi động động cơ th−ờng cho động khởi động trên các đ−ờng đặc tính cơ nhân tạo ví dụ nh− khởi động qua các điện trở phụ hoặc cuộn dây điện kháng vvv nhằm để giảm dòng khởi động. Nh−ng khi khởi động xong tốc độ động cơ đạt gần bằng định mức thì cho động làm việc trên đ−ờng đặc tính cơ tự nhiên tức là lúc này phảI loại hết các điện trở phụ hoặc cuộn điện kháng hoặc máy biến áp vv ra khỏi động cơ. 42
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 7.1.2. Đặc tính cơ của cá cơ cấu sản suất 7.1.2.1.Đặc tính cơ của các cơ cấu Các cơ cấu sản suất tuy rất khác nhau nh−ng đặc tính cơ của chúng phần lớn đ−ợc biểu diễn tổng quát bởi công thức đ−ợc rút ra từ thực tế ω M = M + ( M - M ) ( 1) C CO Cđm CO ωdm Trong đó: MC là mô mem cản của cơ cấu sản suất ở tốc độ ω nào đó MCO là mô mem cản của cơ cấu sản suất ở tốc độ ω =0 MCdm là mô mem cản của cơ cấu sản suất ở tốc độ ω = ωdm K là số mũ đặc tr−ng cho phụ tải K = 0, K = 1, K = 2. + Tr−ờng hợp K =0 thì ph−ơng trình 1 trở thành ph−ơng trình 2 sau MC = MCdm const ( 2) Nh− vậy ở tr−ờng hợp này đ−ờng đặc tính cơ không phụ thuộc vào tốc độ. Đ−ờng đặc tính cơ là đ−ờng 1 nh− hình vẽ 7-1b đó là đ−ờng đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ, máy trục, thang máy .vvv + Tr−ờng hợp K = 1thì ph−ơng trình 1 trở thành ph−ơng trình 3 sau Mcdm − Mco M = ω + Mco (3) C ωdm Đ−ờng đặc tính cơ là đ−ờng 2. Mô mem cản tỷ lệ bậc nhất theo tốc độ. Đó là đ−ờng đặc tính cơ của MFĐ 1 chiều với tải thuần trở Tr−ờng hợp K = 2 ph−ơng trình 1 trở thành ph−ơmng trình 4 sau Mcdm − Mco M = ω + Mco (4) C ωdm Đ−ờng đặc tính cơ là đ−ờng 3. Mômem cản tỷ lệ bậc 2 theo tốc độ. Đó là đ−ờng đặc tính cơ của máy thuỷ khí. Bơm, quạt, chân vịt tàu thuỷ Tr−ờng hợp K = -1 ph−ơng trình 1 trở thành ph−ơng trình 5 sau Mcdm − Mco.ωdm M = + Mco (5) C ω Đ−ờng đặc tính cơ là đ−ờng 4. Mô mem cản tỷ lệ với tốc độ. Đó là đặc tính cơ của cơ cấu máy quấn dây, cơ cấu truyền động của các máy cắt gọt kim loại 7.1.2.2.Đặc tính cơ của các động cơ điện cơ bản 1. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích thích độc lập và song song * Sơ đồ nh− hình vẽ 7- 2a và 7- 2b sau * Ph−ơng trình đặc tính cơ Khi động cơ làm việc dây quấn phần ứng quay trong từ tr−ờng của cuộn cảm nên trong dây quấn phần ứng xuất hiện một sức điện động( gọi là sức phản điện) có chiều ng−ợc với điện áp đặt vào phần ứng + Từ ph−ơng trình cân bằng điện áp ở mạch rôto: U = E + IƯ.RƯ∑ ( 8) Trong đó: U là điện áp đặt vào phần ứng (V) E là sức điện động của động cơ (V) 43