ĐỀ TÀI THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT HIỆN ĐẠI

PROJECT I
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT HIỆN ĐẠI

Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Ánh
Sinh viên thực hiện:
Đoàn Trung Long

20181198

Hà Nội, 05/2022

Điện 02 - K63


MỤC LỤC
I. CẦU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CONTACTOR
1. Cấu tạo
2. Ngun lý làm việc
3. Ứng dụng
II. MƠ HÌNH CONTACTOR THƠNG MINH CĨ KẾT NỐI
INTERNET
1. Mơ hình contactor thơng minh
2. Ý nghĩa, chức năng của từng phần tử
III. THIẾT KẾ, TÍNH TỐN MƠ HÌNH CONTACTOR THƠNG
MINH
1. Mơ hình mạch
2. Tính tốn sơ bộ
IV. MƠ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS
1. App điều khiển từ xa Blynk

2. Phần mềm mô phỏng cổng kết nối UART
3. Nạp code cho ESP8266
4. Mô phỏng hoạt động của contactor thông minh


I. CẦU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CONTACTOR
1. Cấu tạo
Contactor là khí cụ điện dùng để đóng cắt thường xuyên các mạch điện động
lực từ xa.

Cấu tạo contacctor gồm:
• Tiếp điểm chính(NO – thường mở): Gồm tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động
dùng để đóng cắt mạch động lực
• Tiếp điểm phụ (NO or NC – thường mở hoặc thường đóng): Dùng để duy trì
mạch cho cuộn hút hoặc ngắt cuộn hút để bảo vệ mạch điều khiển trong
trường hợp chuyển mạch.
• Nam châm điện(mạch từ): Bao gồm các chi tiết như cuộn dây(cuộn hút), lõi
sắt từ, nắp mạch từ và lị xo.
•

Buồng dập hồ quang điện: khi chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm
các tiếp điểm bị cháy và mịn dần, vì vậy cần hệ thống dập hồ quang. Có thể
là hệ thống bẫy hồ quang hoặc các loại khí như FS6.


2. Nguyên lý làm việc

- Cấp điện áp vào mạch từ sẽ sinh ra từ trường chạy trong lõi sắt từ, hút
nắp mạch từ xuống, tiếp điểm động gắn trên nắp mạch từ sẽ đóng xuống
tiếp điểm tĩnh, mạch được thông.

- Cùng lúc với sự chuyển mạch của tiếp điểm động, các tiếp điểm phụ
cũng thay đổi trạng thái làm việc, thường đóng sẽ thành thường mở hoặc
ngược lại.
3. Ứng dụng
Trong công nghiệp, contactor được sử dụng để điều khiển vận hành các động cơ
hay thiết bị điện an toàn. Đây là một giải pháp tự động hóa bằng phương pháp cơ
điện. Phương pháp này không xử lý những quá trình phức tạp mà đơn giản và có
độ ổn định cao, dễ sửa chữa.
•

Contactor điều khiển động cơ: Được ứng dụng để cấp nguồn cho động cơ
khởi động trực tiếp. Trong đó, Contactor được dùng kết hợp Relay
nhiệt tạo thành khởi động từ để bảo vệ quá tải cho động cơ.

Contactor điều khiển động cơ Schneider LC1F1154
•

Contactor khởi động sao – tam giác: Thay đổi chế độ hoạt động của động
cơ từ sơ đồ hình sao sang sơ đồ tam giác khi động cơ đã vận hành ổn
định. Mục đích là để giảm dòng khởi động.


•

Contactor điều khiển tụ bù: Đóng ngắt các tụ bù vào lưới điện để bù công
suất phản kháng. Contactor được dùng trong hệ thống bù tự động và được
điều khiển bằng bộ điều khiển tụ bù, đảm bảo đóng cắt các cấp tụ phù hợp
với tải.

Contactor tụ bù Schneider LC1DFKB7

Một số ứng dụng khác của contactor trong cơng nghiệp
•

Ứng dụng trong điều khiển chiếu sáng

Contactor thường được sử dụng để đóng ngắt trong các cơng trình lắp đặt chiếu
sáng lớn, chẳng hạn như một tòa nhà văn phòng hoặc các trung tâm thương mại...
Để giảm điện năng tiêu thụ trong cuộn dây contactor, người ta dùng tới chốt
contactor, trong đó có hai cuộn dây hoạt động:


•

Một cuộn dây được mang điện tức thời, đóng các điểm tiếp của mạch lực,
sau đó sẽ giữ trạng thái đóng này bằng cơ cấu cơ khí.

•

Cuộn dây thứ hai sẽ mở các tiếp điểm này ra.

Contactor chiếu sáng ABB EBS 25


II. MƠ HÌNH CONTACTOR THƠNG MINH CĨ KẾT NỐI
INTERNET
1. Mơ hình contactor thơng minh

VDK
Contactor thơng minh là contactor có thể được điều khiển từ xa thông qua mạng
internet.

2. Ý nghĩa, chức năng của từng phần tử
- Contactor : đóng cắt mạch điện.
- Bộ vi điều khiển: kết nối với mạng internet và điều khiển cuộn hút của contactor
theo ý của người dùng từ xa.


III. THIẾT KẾ, TÍNH TỐN MƠ HÌNH CONTACTOR THƠNG
MINH
Bài tốn: Thiết kế mơ hình contactor thơng minh đóng cắt dịng điện 5
1. Mơ hình mạch

- Ta sử dụng vi điều khiển là modul wifi ESP8266 để kết nối với internet điều
khiển mạch từ xa.


+ Từ D0-D8: Là 9 chân tùy theo mục đích sử dụng mà có thể cấu hình thành
INPUT/OUTPUT digital của ESP8266 là HIGH/LOW(3V/0V)
+ Chân A0: là chân analog input
+ USB jack: cấp nguồn 5V, giao tiếp với máy tính, nạp chương trình
+ Vin: nguồn 5V cấp vào
+ 3V: Chân cấp nguồn 3,3V
+ G: chân nối đất
+ TX,RX: serial communication – giao tiếp với máy tính, nap chương trình


- Sử dụng PC817 Opto/cách ly quang : Có chứa một LED hồng ngoại và một

transistor quang trong một gói, được sử dụng để cách ly hai mạch với nhau.

Thông số kỹ thuật PC817
Dịng điện thuận trên diode để kích mở transistor: 50mA (max=1A)
Điện áp rơi trên diode 1.2V-1.4V
Điện áp đánh thủng diode: 6V
Tổn hao công suất trên diode: 70mW
Tần số đóng cắt: 80 KHz
Dịng qua Collector khi hoạt động ổn định: 20mA (max=50mA)
Điện áp Collector-Emitter max: 35V
Điện áp Emitter-Collector max: 6V
Điện áp rơi trên transistor: 0.1V-0.2V
Tiêu hao công suất trên transistor: 150mW
Thời gian đáp ứng: 3-4 micro giây
- 2N2222 là một transistor có thể được sử dụng trong nhiều mạch điện tử, dịng
điện cực góp lớn 600mA, nên transistor này lý tưởng để sử dụng trong các mạch
điện tử để điều khiển relay, đèn LED công suất cao, transistor và IC công suất cao
khác cùng một lúc.
Thông số kỹ thuật 2N2222
Loại transistor: NPN
Dịng cực góp tối đa (IC): 600mA
Điện áp cực góp - cực phát tối đa (VCE): 40V


Điện áp cực góp - cực gốc cực đại (VCB): 75V
Điện áp cực phát - cực gốc tối đa (VEBO): 6V
Tiêu tán cực góp tối đa (Pc): 625 mW
Tần số chuyển tiếp tối đa (fT): 300 MHz
Độ lợi dòng điện DC tối thiểu và tối đa (hFE): 35 - 300
Nhiệt độ lưu trữ & hoạt động tối đa phải là: -55 đến +150 độ C.

- 1N4007 : là diode xả bảo vệ cho transistor 2N2222 khi chuyển mạch cuộn dây xả
năng lượng dư thừa.

2. Tính tốn sơ bộ
a, Với mạch ESP8266 nối với diode quang trên PC817
- Điện áp trên diode quang là :
- Điện áp điều khiển từ chân D1 trên ESP8266 là :
- Dòng điện định mức để diode hoạt động ổn định là:
Cần mắc thêm điện trở:
b, Với mạch điều khiển transistor 2n2222 :
- Điện áp cấp vào : U=+5V
- Dòng để transistor quang hoạt động ổn định:
Cần mắc thêm điện trở:
c, Mạch động lực điều khiển bóng đèn:
- Với u cầu đóng cắt dịng 5A
chọn điện áp trên đèn là và điện trở của đèn là

IV. MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS


1. App điều khiển từ xa Blynk

Blynk là một nền tảng với các ứng dụng điện thoại thông minh cho phép bạn có thể
dễ dàng tương tác với bộ vi điều khiển như: Arduino, Esp8266, Esp32 hoặc
Raspberry qua Internet.
Blynk App là một bảng điều khiển kỹ thuật số cho phép bạn có thể xây dựng giao
diện đồ họa cho dự án của mình bằng cách kéo và thả các widget khác nhau mà
nhà cung cấp thiết kế sẵn.

- Cấu hình cho Blynk bằng cách tải về và làm theo hướng dẫn có trên google để có
được mã auth token dùng để lập trình trên Arduino ide nạp code cho ESP8266 và
nút nhấn trên app điện thoại.
Link hướng dẫn cài blynk: />
2. Phần mềm mô phỏng cổng kết nối UART
Muốn nạp code cho ESP8266 trên proteus thì phải cần kết nối với cổng COM ảo
để giao tiếp với máy tính.


- Tạo 2 cổng COM ảo kết nối với nhau qua phần mềm Virtual Serial port Driver


- Thiết lập cổng COM1 là cổng gắn với ESP8266 trên proteus.

3. Nạp code cho ESP8266
- Trong phần mềm Arduino ide, ta thiết lập cổng COM2 là cổng trên máy tính.


- Nếu chưa có lib và board ESP8266 thì cần download về để có thể nạp code cho
ESP8266.
Link hướng dẫn: />- Code cho ESP8266 kết nối blink, khai báo chân sử dụng.
#define BLYNK_TEMPLATE_ID
#define BLYNK_DEVICE_NAME

"TMPLpYzEAboz"
"Contactor"

#define BLYNK_AUTH_TOKEN
"oE5DvA1FFvWAREPmuovVt1T_Bza3vKgw"
//khai báo template_ID,device nam, mã auth token lấy từ web blynk.cloud sau khi

thiết lập nút nhấn
#define BLYNK_PRINT Serial
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
//khai báo và thêm thư viện ESP8266
char auth[] = BLYNK_AUTH_TOKEN;
char ssid[] = "Khang Thuy 2G";
char pass[] = "thuykhang870327";
//kết nối mạng wifi
WidgetLED LedConnect(V1);//đèn led trạng thái connect
//gắn giá trị trên app blynk
BlynkTimer timer;
void blinkLedWidget()
{
if (LedConnect.getValue()) {
LedConnect.off();


} else {
LedConnect.on();
}
}
void setup()
{
Serial.begin(115200);
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
timer.setInterval(1000L, blinkLedWidget);
pinMode(D1,OUTPUT);//khai báo sử dụng chân D1 làm output
digitalWrite(D1,HIGH);//đặt mức logic ban đầu ở mức high
}

void loop()
{
Blynk.run();
timer.run();
}


4. Mô phỏng hoạt động của contactor thông minh
- Trong q trình mơ phỏng em khơng thể nạp code cho ESP8266 vì gặp lỗi sau:

- Em có quay lại q trình mơ phỏng và gặp lỗi khơng nhận ESP8266, đây là link
youtobe: />- Em có tìm hiểu lỗi trên mạng nhưng vẫn chưa sửa được. Có thể là do LIB
ESP8266 em lấy trên mạng cho proteus không dùng được.
- Mong thầy xem và giúp em sửa lỗi.