Giáo trình trang bị điện - Phần I Khí cụ điện và trang bị điện - Chương 5 pptx

20

Chơng V
Thiết bị điều khiển
v khống chế
5.1.Khái niệm v 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
S
x
= lim


x

0





=
f
f

Y là trị số tác động thực
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 lợng 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 lới
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

21
+ Loại đặt hở : Loại này không có vỏ bọc kín thờng 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:Thờng 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 đợc bắt chặt bằng vít vào hai tiếp xúc điện trên nắp. Dây chảy
thờng không đợc chế tạo sẵn mà tuỳ nơi sử dụng ngời ta thờng dùng vật liệu
làm dây chảy bằng dây đồng, nhôm, chì, thiếcvvv có tiết diện tròn
2.Cầu chì xoáy( cầu chì vặn):Thờmg 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 thờng chế tạo sẵn với các dòng định mức
10A, 15A, 20A, 25A, 30A 40A, 60A, 100A và đợc đặt trong ống bằng sứ đợc
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 thờng 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 (thờng có dạng hình lá sau đó đổ dầy cát thạch anh. Dây chảy đợc
hàn đính vào đĩa 4 và đợc bắt chặt vào phiến 5 có cực tiếp xúc 6 các phiến 5
đợc 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 đợc 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 đợc 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
đờng Ampe giây của cầu chì (đờng 1) Tại mọi điểm đều phải thấp hơn

22
đờng đặc tính đối tợng đợc bảo vệ (đờng 2) đờng đặc tính thực tế của
cầu chì đợc biểu thị bằng đờng cong 3








- Trong miền quá tải lớn vùng B cầu chì bảo vệ đợc đối tợng. Trong miền
quá tải nhỏ vùng A cầu chì không bảo vệ đợc đối tợng. Thực tế khi quá tải
không lớn khoảng từ (1,5- 2)I
Đm
sự phát nóng của cầu chì diễn ra chậm và
phần lớn nhiệt lợng đều toả ra môi trờng xung quanh do đó cầu chì không
bảo vệ đợc 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 I
Gh

. Để dây chảy cầu chì không bị đứt ở dòng điện
định mức I
Dm
cần đảm bảo điều kiện I
Gh
> I
Dm
mặt khác để bảo vệ tốt và dòng
điện I
GH
lại phải không lớn hơn I
Đm
nhiều. Do đó thờng cho tho kinh nghiệp
I
Gh
= (1,6 2)I
Đm
đối với dây đồng, I
Gh
= (1,25 1,45)I
Đm
đối với dây chì; I
Gh
=
1,5I
Đm
đối vói hợp kim chì thiếc.
- Khi quá tải lớn gấp 3-4 lần I
Đm
hoặc ngắn mạch thì quá trình phát nóng sẽ

đoạn nhiệt nghĩa là tất cả nhiệt lợng 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
U
cầu chì
U
lới

I
cầu chì
I
dccc
I
dccc
I
tt

U
cầu chì
là điện áp định mức của vỏ cầu chì
I
cầu 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
I
tt
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 I
dccc

= (1,1ữ 1,25)I
đmpt

+ Đối với phụ tảI có dòng điện khởi động lớn thì
I
cầu chì
=
C
Ikd

Trong đó I
KĐ
= I
đm
.


t
I

I
gh

I
đm


23
C= 2,5 đối với động cơ khởi động không tải
C= 1,6 -2 đối với động cơ khởi động quá tải

I
Kđ
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 dẫnvvv
+Theo đại lợng có: Rơ le dòng, rơ le áp, rơ le công suất, rơ le tần sốvvv
+ Theo loại dòng điện có: Rơ le dòng điện một chiều, rơ le dòng điện xoay
chiều.
+ Theo giá trị và chiều của đại lợng đi vào rơ le có: Rơ le cực đại, rơ le cực tiểu,
rơ le sai lệch, rơ le hớng.
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: Thờng 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 đợc chỉnh định bằng hai phơng pháp

24
+ 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 đợc dòng điện tác động
c.Cách chọn I
RI
I
tínhtoán

Trong đó: I
RI
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

chạy trong lõi
thép 1 sau đó đợc chia làm 2 thành phần
1
đi qua thành phần lõi thép không có
vòng ngắn mạch và thành phần
2
đi qua thành phần lõi thép có vòng ngắn
mạch. Khi từ thông
2
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
c
chống
lại
2
. Tổng hợp
c
và
2
ta đợc
3
. Từ thông
1
và
3
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 trờng quay làm đĩa nhôm quay.

Bình thờng 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 đa 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 đợc 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

25
a.Cấu tạo nh hình vẽ
- Bộ phận đốt nóng 1 đợc 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
đợc gắn chặt với nhau ( hai lá kim loại này đợc làm thờng 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 thờng 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

nhng 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 lợng 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 nhợc
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 lợng toả ra nhỏ và cơ bản toả ra môi trờng 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 tợng quá tải lúc này dòng điện qua bộ phận đốt nóng 1 lớn hơn
dòng điện định mức. Nhiệt lợng 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 thờng ta chỉ cần ấn nút phục
hồi 5 lúc đó đòn bẩy 6 đợc kéo lên và bộ phận giãn nở cũng nh tiếp điểm 7
trở về vị trí ban đầu
c.Cách chọn
I
đnRN
I
tínhtoán

Trong đó: I
đnRN

là dòng điện liên tục lớn nhất đi qua bộ phận đốt nóng
d.Ký hiệu

26
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 tơng tự nh rơle dòng điện chỉ khác cuộn
dây của nó có số vòng nhiều hơn, tiết diện dây quấn nhỏ hơn và đợc 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 thờng khi điện áp lới 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 thờng
đóng của rơle mở ra và các tiếp điểm thờng mở đóng lại.
+ Khi điện áp lới hạ dói mức quy định lực điện từ giảm nhỏ hơn lực sức căng
lò xo lúc này dới tác dụng của lò xo tiếp điểm thờng đóng từ trạng thái mở
đóng trở lại và tiếp điểm thờng mở từ trạng thái đóng mở ra
* Với Rơle điện áp cực đại
+ ở điện áp bình thờng 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 thờng đóng mở ra thơng mở đóng lại
* Điện áp tác động của rơle cũng đợc 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 đợc 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 thờng có nhiều tiếp điểm thờng mở và thờng đóng

+ Nguồn cấp cho cuộn hút là điện một chiều thờng là 6V, 12V, 24V, 36V, 48V.
+ Nguồn cấp cho cuộn hút là điện xoay chiều thờng 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 đợc sức căng lò xo 3 hút phần ứng 2 làm
cho cặp tiếp điểm th
ờng đóng mở ra, thờng 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)

27
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 đợc buông

lỏng và dới tác dụng của lò so 9 sẽ rơi dần xuống dới. 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 lợng không khí đi vào lỗ 11 sẽ điều chỉnh đợc
thời gian đóng của cặp tiếp điểm 5 nhanh hay chậm. Còn không khí ở dới màng
6 có tác dụng cản chuyển động.
+ Tiếp điểm 5 đợc 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 PB 72-3 điện áp 220V tần số 50Hz
có thể điều chỉnh đợc 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. Thờng có nhiều đôi tiếp điểm thờng mở và thờng 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

28
gian nữa.Lúc phần ứng bị hút thì các tiếp điểm thờng mở đóng lại và thờng
đóng sẽ mở ra. và ngợc 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 ngợc lại
- Rơle kiểu này cuộn hút chỉ sử dụng điện một chiều, muốn sử dụng điện xoay
chiều phải qua chỉnh lu
- Thông thờng rơle này duy trì đợc thời gian từ 0,2 5giây
3.Rơle thời gian kiểu bán dẫn
a.Cấu tạo
- Tranzitor T
1
2N714, BL182, có độ khuyếch đại cao để xung khởi động
nhanh thời gian dài
- Tranzitor T
2
không yêu cầu cao về chất lợng có thể dùng C1061 hoặc tơng
đơng
- Tụ điện C =2000F-, 2,5V để phóng nạp quy định thời gian cho rơle
- Điện trở R
2
= 1k để bảo vệ T
2

- Điện trở R
1
= 5k
- Biến trở V
R
= 2,5 M (có thể dùng nhiều điện trở đấu nối tiếp thành nhiều

nấc mỗi nấc vài k 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 lu
b.Nguyên lý làm việc
Dựa vào sự phóng nạp của tụ C ấn nút M tụ C đợc nạp trong khoảng vài
giây thì T
1
thông làm T
2
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
V
R
. Khi điện áp chỉ còn 0,2V (với bóng Ge ) đến 0,5 V (Với bóng silíc) thì T
1
sẽ
không làm việc làm cho T
2
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)

29
Trục 1 của rơle tốc độ đợc 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 trờng 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 hớng 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 thờng 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
dợc 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 đợc 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 đợc 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 đợc dùng rất phổ biến trong các mạch điều khiển. Nó
là thết bị trung gian giữa bộ phận chỉ huy và đối tợng cần điều khiển
+ Yêu cầu động cơ này phải có khả năng
- Tác động nhanh, quán tính nhỏ
- Độ nhạy và khuyếch đại lớn

30
- 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 tơng tự nh động cơ điện 1 pha thông thờng mặt trong
có sẻ rãnh đặt 2 cuộn dây kích từ và tín hiệu. Hai cuộn dây này đặt lệch nhau
một góc 90
0
. Lõi thép Stato ngoài đợc ép vào trong vỏ máy
+ Lõi thép Stato trong không có dây quấn chỉ làm dẫn từ đợc 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 đợc 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 đợc 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 trờng 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 đợc 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 đợc làm bằng vật liệu dẫn từ nhng 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 tơng 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. Phơng pháp này đợc sử dụng phổ
biến vì tín hiệu tuyến tính tin cậy nhng 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 ngợc lại. Phơng pháp này dòng
kích từ nhỏ, tổn hao ít nhng không đợc tuyến tính vì ảnh hởng bão hoà từ.
2. Động cơ bớc:
a.Khái niệm

31
+ Là loại động cơ chuyển động không liên tục mà theo từng bớc( Gián đoạn
từng góc độ) dới tác dụng của các xung điện áp đặt vào dây quấn Stato
+ Động cơ bớc đợc sử dụng rất nhiều trong các mạch tự động và điều chỉnh
nh máy sao chép chơng trình, máy cắt gọt im loại làm việc theo chơng trình
nh PLC
+ Động cơ bớc có thể cho các góc quay từ 1
0
180

0
tần số xung giới hạn
khiến cho động cơ có thể m[r máy và dừng mà không mất bớc 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: thờng là nam châm vĩnh cứu và đợc kết cấu thành nhiều cặp. Số cực
của động cơ đợc 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. Thờng 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 đợc một
góc 45
0
( tức là bớc một bớc 45
0
)

Góc quay

= (
m
P
.2
360
) =
2.2.2
360
= 45
0

Còn nếu cấp điện từng pha thì ta có góc quay

=
m
P
.2
360
=
2.2
360
= 90
0

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 giờng
* 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
- KH
1
, KH
2
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

32
Giả sử bàn máy đang dừng khi đã chuyển động hết hành trình ngợc vấu B
tác động vào hộp công tắc hành trình KH làm tiếp điểm KH
1
đóng, KH
2
mở
Muốn cho bàn máy chạy: Ta ấn nút M, cuộn hút RTr có điện đóng các tiếp
điểm thờng mở RTr cuộn hút T có điện (theo mạch từ nguồnKH
1
tiếp điểm
thờng mở RTr
2-4
tiếp điểm thờng đóng đóng chậm 2RThcuộn hút Ttiếp
điểm thờng đóng Nnguồn) đóng các tiếp điểm thờng mở T ở mạch phần ứng

(hình 13) hoặc ở mạch cuộn kích thích (hình 14) động cơ đợc cấp điện quay
kéo bàn máy chuyển động theo chiều thuận (hình 15a). Đồng thời đóng tiếp
điểm thờng mở T để cấp điện cho cuộn hút 1RTh và mở tiếp điểm thờng đóng
T để khống chế cuộn hút N. Khi cuộn hút 1RTh có điện sẽ mở nhanh tiếp điểm
thờng đóng đóng chậm 1RTh. Khi hết hành trình T vấu A đập vào công tắc KH
làm KH
1
mở KH
2
đóng. Khi KH
1
mở cuộn hút T mất điện mở tất cả các tiếp điểm
thờng mở T và đóng các tiếp điểm thờng đóng T làm cuộn hút 1RTh mất điện
nhng tiếp điểm thờng đóng đóng chậm 1RTh cha 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 thờng đóng đóng chậm 1RTh cuộn hút N đợc cấp điện (theo mạch
từ nguồnKH
2
tiếp điểm thờng mở RTr
9-11
tiếp điểm thờng đóng đóng
chậm 1RThcuộn hút Ntiếp điểm thờng đóng Tnguồn) đóng các tiếp
điểm N ở mạch phần ứng (hình 13) hoặc ở mạch cuộn kích từ (hình 14) động cơ
đợc cấp điện với chiều ngợc lại do đó động cơ sẽ quay ngợc lại kéo bàn máy
chuyển động theo chiều ngợc N. Kết thúc hành trình ngợc 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 ngời ta có thể xác định đợc sức điện động ở

dây quấn rôto theo biểu thức sau: E
2
= S.E
20
(1)
Trong đó: E
2
là sức điện động ở dây quấn rôto khi tốc độ rôto khác 0
E
20
là sức điện động ở dây quấn rôto khi rôto đứng yên
S là hệ số trợt:



n
1
là tốc độ từ trờng quay là một đại lợng có trị số không đổi
n là tốc độ quay của rôto
Từ biểu thức (1) ta có:

E
2
= f
(n)

n
1
-n
S=

n
1
60.
f
1

n
1
=

P
n
1
- n
E
2
= .E
20
(2)
n
1

33
Từ biểu thức (2) ta nhận thấy khi đo đợc trị số E
2
ở mạch rôto ở một tốc độ nào
đó thì ta xác định đợc trị số của tốc độ đó. Vì nếu điện áp đặt vào động cơ
không thay đổi thì
E

20
= 4,44..f.W
2
.K
dq2
là trị số không đổi.
Với cách chứng minh tơng tự ta có f
2
= S.f
1

Trong đó: f
2
là tần số sức điện động ở mạch rôto
f
1
là tần số sức điện động ở mạch stato và bằng với tần số lới điện



f
2
= f
(n)
(tần số f
2
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 đợc nối vào mạch rôto sau đó phải loại ra
để động cơ làm việc trên đờng 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 thờng 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 E
2
lớn và bằng với điện áp của cuộn hút RU do đó rơle
điện áp hút mở tiếp điểm thờng đóng RU do đó cuộn hút công tắc tơ G cha có
điện, lúc này động cơ phải khởi động qua điện trở R phụ. Khi tốc độ động cơ
tăng thì suất điện động E
2
giảm đến nột trị số nào đó thì rơle điện áp RU sẽ tác
động làm đóng tiếp điểm thờng mở RU cuộn hút G lập tức có điện (theo mạch
từ nguồntiếp điểm thờng đóng RUtiếp điểm thờng mở Đgcuộn hút
Gnguồn) làm đóng các tiếp điểm G bên mạch động lực loại điện trở phụ R
f
ra
khỏi mạch rôto tốc động động cơ chuyển sang đờng 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 ()

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 ngợc
RK là Công tắc tơ khống chế chiều quay khi đã xác định tốc độ động cơ ở chế
n
1
- n
f
2
= .f
1
(2)
n

34
độ tam giác hay YY bằng cách ấn nút chạy chậm M
4
D
4
hay nút chạy nhanh
M
3
D
3
thì RK mới có điện đóng tiếp điểm thờng mở RK khi đó ấn nút M
1
D
1

hoắc M

2
D
2
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, n
1
=750 vòng/phút. Động cơ chạy ở
chế độ sao kép YY thì 2p =4, n
1
=1500 vòng/phút
b.Hoạt động
Chạy thuận ở tốc độ chậm chế độ
Đóng cầu dao CD
ấn nút M
4
D
4
cuộn hút 1G có điện hút làm đóng các tiếp điểm thờng mở 1G
động cơ đợc đấu tam giác, cuộn hút RK có điện (theo mạch từ nguồn tiếp
điểm thờng mở 1Gcuộn hút RKnguồn) sẽ hút làm đóng các tiếp điểm
thờng 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 M
2
D
2
cuộn hút T có
điện (theo mạch từ nguồnDD
1
M

2
tiếp điểm thờng mở RKtiếp điểm
thờng đóng N cuộn hút TRNnguồn) hút làm đóng các tiếp điểm thờng mở
T động cơ đợc cấp điện và quay thuận ở tốc độ chậm ()
+ Muốn quay ngợc ở tốc độ chậm: Ta ấn nút M
1
D
1
. Hoạt động sẽ tơng tự nh
khi ấn M
2
D
2

Chạy thuận ở tốc độ nhanh (chế độ saoképYY)
Đóng cầu dao CD
ấn nút M
3
D
3
cuộn hút 2G, 3G có điện (theo mạch từ nguồnDD
4
M
3

tiếp điểm thờng đóng 1G cuộn hút 2G và 3GRNnguồn) sẽ hút làm đóng
các tiếp điểm thờng mở 2G và 3G động cơ đựơc đấu YY, cuộn hút RG có điện
làm đóng các tiếp điểm thờng mở RK để chuẩn bị cũng cấp điện cho cuộn hút T
và N
+ Muốn chạy thuận ở tốc độ nhanh:Ta ấn M

2
D
2
cuộn hút T có điện (theo mạch
từ nguồnDD1M2 tiếp điểm thờng mở RKtiếp điểm thờng đóng N
cuộn hút TRNnguồn) làm đóng các tiếp điểm thờng mở T động cơ đợc
cấp điện và quay thuận ở chế độ YY ( chạy nhanh)
+Muốn chạy ngợc ở tốc độ nhanh : Ta ấ n M
1
D
1
cuộn hút N có điện sẽ đóng
tiếp điểm thờng mở N động cơ đợc cấp điện và quay ngợc ở tốc độ nhanh
Dừng động cơ ta ấn nút D





Chơng VI