khí cụ bảo vệ cầu chì, rơle nhiệt, circuit breaker, áptômát

Lê Ngọc Bích
Khí cụ bảo vệ: Cầu chì, Rơle nhiệt, Circuit Breaker,
Áptơmát
05/23/14
TS. Lê Ngọc Bích
Khoa Cơ Khí
Bộ môn Cơ Điện Tử
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Rơle nhiệt

Khái niệm và công dụng:

Rơle nhiệt là một loại thiết bị
điện dùng để bảo vệ động cơ và
mạch điện khỏi bị quá tải.
Thường dùng kèm với khởi động
từ, công tắc tơ. Dùng ở điện áp
xoay chiều đến 500V, tần số 50
Hz, loại mới Iđm đến 150A điện
áp một chiều tới 400V. Rơle
không tác động tức thời theo trị
dòng điện vì có quán tính nhiệt
lớn phải có thời gian để phát
nóng. Thời gian làm việc khoảng
vài giây đến vài phút, nên không
dùng để bảo vệ ngắn mạch đợc.
Muốn bảo vệ ngắn mạch thường
dùng kèm cầu chì.
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Rơle nhiệt


Nguyên lý làm việc :

Dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện, ngày nay sử dụng phổ biến rơle
nhiệt có phiến kim loại kép, nguyên lý làm việc dựa trên sự giãn nở dài
của hai kim loại khi bị đốt nóng.

Phần tử cơ bản của rơle nhiệt là phiến kim loại kép cấu tạo từ hai tấm
kim loại, một tấm

hệ số giãn nở bé, một tấm có hệ số giãn nở lớn hơn. Hai tấm kim loại
đợc ghép lại với nhau thành một tấm bằng phơng pháp cán nóng hoặc
hàn.

Khi đốt nóng do dòng điện phiến kim loại cong về phía kim loại có hệ
số giãn nở nhỏ hơn, có thể dùng trực tiếp cho dòng điện qua hay dây
điện trở bao quanh. Để độ uốn cong lớn yêu cầu phiến kim loại phải có
chiều dài lớn và mỏng. Nếu cần lực đẩy mạnh thì chế tạo tấm phiến
rộng, dày và ngắn.
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Circuit Breaker
Là thiết bị đóng cắt mạch điện hoạt động tự động để bảo vệ mạch điện khỏi
sự cố quá tải hay ngắn mạch. Chức năng chính là phát hiện các điều kiện bất
thường và ngắt mạch ngay lập tức để bảo vệ mạch điện.
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Cấu tạo và nguyên lý
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Áptơmát

Khi aptomat đang ở vị trí
đóng, tiếp xúc động 2 đóng

chặt lên tiếp xúc tĩnh 1,
dòng điện từ nguồn chạy
qua tiếp xúc tĩnh , qua tiếp
xúc động, qua Rơle dòng
điện 10, qua Rơle nhiệt 7, đi
về tải. ở chế độ làm việc
bình thừơng thì lực điện từ
Rơle dòng điện sinh ra nhỏ
hơn lực căng lò xo 8 nên
aptomat ln giữ ở trạng
thái đóng.
1
2
3
4, 6
5
7
8, 13
9
10
11
12
14
Tiếp xúc tónh
Tiếp xúc động
Gối hướng dẫn
Thanh truyền động
Móc hãm
Rờ le nhiệt
Lò xo kéo

Gối đỡ
Rờ le dòng điện
Chốt quay
Tay thao tác đóng cắt
Cách tử dập hồ quang
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Áptômát

Nếu đường dây hoặc thiết bị điện sau áptomát bị ngắn
mạch thì dòng điện chạy qua áptomát sẽ lớn hơn rất
nhiều so với dòng điện định mức. Vì vậy dòng điện ở
rơle 10 sinh ra sẽ lớn hơn lực căng lò xo 8, cho nên
thanh truyền động 6 bị lực điện từ kéo tụt xuống lỡm
cho móc hãm 5 mở ra, khi đó lò xo 13 sẽ kéo thanh
truyền động 4 sang trái đa tiếp xúc động 2 rời khỏi
tiếp xúc tĩnh 1, mạch điện được cắt, hồ quang điện
phát sinh giữa hai đầu tiếp xúc động vỡ tĩnh được
cách tử 14 dập tắt.
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Áptômát

Sau khi kiểm tra khắc phục xong sự cố ngắn mạch ta
đóng lại áptomát qua tay thao tác đóng cắt 12. Trường
hợp đường dây hoặc thiết bị điện sau khi áptomát bị
quá tải sau thời gian t (khoảng 1-2 phút) rơle nhiệt sẽ
tác động lên thanh truyền 6 làm cho móc hãm 5 mở
ra. Khi đó lò xo 13 sẽ kéo thanh truyền động 4 sang
trái đưa tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh, nên
mạch điện được cắt ra. Muốn đóng, cắt mạch thì tác
động vào tay thao tác 12 (đẩy lên đóng, đẩy xuống cắt

như hình vẽ).
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
áptomát bảo vệ kém áp và mất điện

Nhiệm vụ: Đóng, cắt và tự động bảo vệ kém áp cho mạch điện
hạ áp.

Sơ đồ cấu tạo và ngun lý làm việc:

a.Cấu tạo:
1. Lò xo kéo
2. Gối đỡ trượt
3. Cách tử dập hồ quang
4. Lõi thép non
5. Rờ le điện áp
6. Tiếp xúc tónh
7. Tiếp xúc động
8. Thanh truyền động
9. Chốt quay
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
áptomát bảo vệ kém áp và mất điện

Hoạt động:

Khi đóng mạch bằng tay thao tác đóng cắt thì dòng điện sẽ cấp từ
nguồn sang tải qua các tiếp điểm của tiếp xúc động 7 đồng thời
dòng điện cuãng đi qua cuộn dây 5 tạo ra lực điện từ kéo giữ các
tiếp điểm 7 tiếp xúc với nhau. Lực Fđt này lớn hơn lực kéo của lò xo
1. Khi có sực có giảm áp hoặc mất điện, dòng điện qua cuộn dây 5
giảm làm giảm lực điện từ Fđt nhỏ hơn so với lực kéo của lò xo 1,

do đó các tiếp điểm động bò kéo về phía lò xo và làm hở mạch. Nếu
muốn đóng mạch lại thì phải đóng bằng tay thao tác đóng cắt 10.
10
Lê Ngọc Bích
Khí cụ tác động điện cơ
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Nam châm điện

Khái niệm chung :

Trong cơ cấu điện từ chấp hành nam châm điện là bộ phận chủ yếu.
Nó sinh ra lực điện từ cần thiết để cho các cơ cấu đó làm việc. Nam
châm điện một chiều có cuộn dây điện áp đợc dùng rông rãi hơn cả bởi
nó có những ưu điểm sau:

Khi làm việc không gây ra rung, ồn vì lực điện không thay đổi theo
thời gian

Mạch từ không bị phát nóng do tổn hao sắt gây ra, lực điện từ lớn hơn
gấp hai lần so với lực điện từ ở mạch điện từ xoay chiều có cùng kích
thướt và cùng mật độ từ cảm.

Dòng điện trong cuộn dây không phụ thuộc vào kích thước mạch từ và
khe hở không khí của mạch từ.

Có thể dùng nguồn ắc quy thay thế khi mất điện lới

Có nhiều dạng, loại cơ cấu điện từ chấp hành khác nhau với những
chức năng khác nhau.
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích

Nam châm điện

Cấu tạo:

Cuộn dây

Lõi sắt

Mặt cực

Dây dẫn đưa điện
vào

Vành bảo vệ bằng
vật liệu không
dẫn từ.
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Nam châm điện

Hoạt động:

Khi dòng điện đi qua cuộn dây thì sẽ sinh ra từ trường bên trong lõi sắt. Tùy theo
chiều của dòng điện mà sự phân cực cửa từ trường là khác nhau được xác đònh bằng
quy tắt bàn tay phải. Với quy tắc này và tưởng tượng rằng , đoạn dây thằng bây giờ
được uốn thành một vòng dây ,ta xác đònh được từ trường của vòng dây . Khi từ trường
của nhiều vòng dây kết hợp lại với nhau sẽ tạo thành từ trường của cuộn dây . Từ
trường đều và mạnh nhất trong lòng cuộn dây .Chiều từ trường của cuộn dây cũng
tương ứng với chiều từ trường của các vòng dây.Ở vòng dây ngoài cùng , nơi các
đường sức từ có hướng đi ra khỏi cuộn dây là cực bắc của nam châm .Vòng dây ngoài
cùng còn lại , nơi các đường sức từ đi vào cuộn dây là cực nam của nam châm (tương

tự nam châm vónh cửu)
14
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Ly hợp điện từ

Khái niệm :

Khớp ly hợp điện từ là cơ cấu giúp quá trình truyền lực từ
trục này sang trục kia bằng lực điện từ. Hiện nay vẫn còn
dùng nhiều trong tự động hoá và điều khiển từ xa để thay
đổi tốc độ của trục dẫn. Khớp ly hợp điện từ gồm :
•
Khớp ly hợp điện từ kiểu ma sát.
•
Khớp ly hợp điện từ kiểu bám.
•
Khớp ly hợp điện từ kiểu từ trễ.
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Ly hợp điện từ

Khớp ly hợp điện từ kiểu ma sát :

Mo men được truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ các
đĩa ma sát khi chúng bị ép chặt vào nhau. Còn ly và hợp thì
đợc điều khiển bằng thao tác “ngắt” và “đóng” của cuộn
dây nam châm.

Nhược điểm của loại ly hợp này là không điều chỉnh đợc
tốc độ trục bị dẫn vì nếu giảm lực hút điện từ thì đĩa sẽ bị
trượt dài phá hỏng bề mặt ma sát.

Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Ly hợp điện từ

Khớp ly hợp điện từ kiểu bám :
moment truyền lực nhờ lực bám
giữa hai mặt quay của trục dẫn và
trục bị dẫn có trộn bột sắn và bột
than, dầu nhờn để giảm ma sát.
Khi có từ trường do cuộn dây
sinh ra một lớp bột này sẽ trở nên
“cứng” và ‘nổi” hai mặt quay của
trục dẫn. Khi không có dòng bột
dạng lỏng trượt (cho phép điều
chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi
dòng điện cuộn dây nam châm
điện). Nếu môment cản của trục
bị dẫn lớn sẽ dẫn đến trợt so với
trục dẫn nhưng không sợ hỏng
mặt quay.
1 trục dẫn 2. tang trống 3. cuộn dây
4. mạch từ 5. trục bị dẫn 6. mạt sắt
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Ly hợp điện từ
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Ly hợp điện từ
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Phanh ñieän từ
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Phanh ñieän từ


Phanh hãm điện từ là cơ cấu
điện từ dùng để hãm các
thiết bị đang quay. Nó là bộ
phận không thể thiếu của
cần cẩu, thang máy hay tài
điện.

Thông thường nhất là loại
phanh hãm bằng má và bằng
đai, ở các loại này lực hãm
và nhả được khuếch đại qua
hệ thống đòn bẩy. Ngoài ra
còn bộ đếm và bọ chọn
bước điện từ
1. mạch từ
2. cuộn dây
3. phần ứng
4. lò xo
5. má phanh
6. đĩa hãm
7. trục quay
8. đệm da
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Van điện từ

Dùng để đóng mở các ống
dẫn chất lỏng hoặc khí, phần
động mạch từ gắn với cơ
cấu làm việc của van. Khi
đa điện vào cuộn dây NCĐ

lực hút điện từ làm phần
động cơ cấu chuyển động
làm van đóng hoặc mở.

Cần thiết kế sao cho áp lực
của chất lỏng dẫn cùng
chiều lực điện từ để điều
khiển van được dễ dàng.
1. Đế lắp ống dẫn khí
2. Ống vào
3. Ống dẫn ra
4. Võ bao phần điện từ
5. Cuộn dây
6. Mạch từ
7. Nam châm
8. Lò xo
9. Cổng van
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Van điện từ

Các dạng thức tế thường
gặp:
Lê Ngọc BíchLê Ngọc Bích
Van điện từ

Mạch khí ứng dụng:
Lê Ngọc Bích
Khí cụ điều khiển lập trình được: PLC