giao trinh thuc hanh trang bi dien p1
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.74 MB, 63 trang )
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Bài mở đầu: khí cụ điện dùng trong trang bị điện
I. Cầu dao
1- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hình 2- 1 Cầu dao có lưỡi dao phụ
1- lưỡi dao chính; 2- tiếp xúc tĩnh ( ngàm );
3- lưỡi dao phụ; 4- lò xo bật nhanh ;
Phần chính của cầu dao là lưỡi dao và phần kẹp lưỡi được làm bằng hợp
kim của đồng. Bộ phận nối dây cũng được làm bằng hợp kim của đồng. Đế của
cầu dao thường được làm bằng sứ.
2- Phân loại
Theo kết cấu người ta chia cầu dao làm loại 1 cực, 2 cực, 3 cực hoặc 4 cực.
Người ta cũng chia cầu dao ra loại có tay nắm ở giữa hay tay nắm ở bên . Ngoài
ra còn có cầu dao một ngả và cầu dao hai ngả.
Theo điện áp định mức : 250V và 500V
Theo dòng điện định mức : 5,25,30,60,75,100,150,200,300,400,600,1000A
Theo vật liệu cách điện , có các loại đế sứ , đế nhựa bakêlit, đế đá.
Theo điều kiện bảo vệ, có loại không có hộp và loại có hộp che chắn ( nắp
nhựa, nắp gang, nắp sắt ).
Theo yêu cầu sử dụng, người ta chế tạo cầu dao có cầu chì bảo vệ và loại
không có cầu chì bảo vệ.
II. các loại công tắc và nút điều khiển
1. Công tắc
1.1. Khái quát và công dụng
Công tắc là một loại khí cụ đóng ngắt dòng điện bằng tay kiểu hộp, dùng
để đóng ngắt mạch điện có công suất bé, có điện áp một chiều đến 440V, và điện
áp xoay chiều đến 500V.
Khoa Điện - Điện Tử
1
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Công tắc hộp thường được dùng làm cầu dao tổng cho các máy công cụ,
dùng đóng mở trực tiếp cho các động cơ điện có công suất bé hoặc dùng để đổi
nối , khống chế trong các mạch điện tự động. Có khi dùng để thay đổi chiều
quay động cơ điện, hoặc đổi cách đấu cuận dây stato động cơ từ hình sao sang
hình tam giác.
Công tắc hộp làm việc chắc chắn hơn cầu dao , dập tắt hồ quang nhanh
hơn vì thao tác nhanh và dứt khoát hơn cầu dao.
Ký hiệu trên sơ đồ điện của một vài loại công tắc được trình bày trên hình
2- 2.
a.
b.
c
Hình 2- 2 : a- Công tắc hành trình
b- Công tắc ba pha
c- Công tắc ba pha hai ngả
1.2. Phân loại và cấu tạo
a- Phân loại
Theo hình dạng bên ngoài người ta chia ra :
- Loại hở
- Loại bảo vệ
- Loại kín
Theo công dụng người ta chia ra :
- Công tắc đóng ngắt trực tiếp
- Công tắc chuyển mạch ( hay công tắc vạn năng )
Công tắc vạn năng dùng để đóng ngắt, chuyển đổi mạch điện các cuộn
dây hút của công tắc tơ, khởi động từ,... chuyển đổi các mạch điện ở các dụng cụ
đo lường.... Nó thường được dùng trên các mạch điện điều khiển có điện áp đến
440V một chiều và đến 500V xoay chiều, 50 Hz.
- Công tắc hành trình
Công tắc hành trình dùng để đóng, ngắt ở mạch điều khiển trong truyền
động điện tự động hoá, tuỳ thuộc cữ gạt ở các cơ cấu chuyển động cơ khí nhằm
tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt điện ở cuối hành trình
để đảm bảo an toàn.
Khoa Điện - Điện Tử
2
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
b- Cấu tạo công tắc hộp ( hình 2- 3 )
Hình 2- 3 : Cấu tạo công tắc hộp
a- Hình dạng chung
b- Mặt cắt ( vị trí đóng )
c- Mặt cắt ( vị trí ngắt )
d- Kiểu bảo vệ
e- kiểu kín
Phần chính là các tiếp điểm tĩnh 3 gắn trên các vành nhựa bakêlít cách
điện 2 có đầu vặn vít chìa ra khỏi hộp. Các tiếp điểm động 4 gắn trên cùng trục
và cách điện với trục, nằm trên các mặt phẳng khác nhau tương ứng với các vành
2 . Khi quay trục đến vị trí thích hợp , sẽ có một số tiếp điểm động đến tiếp xúc
với một số tiếp điểm tĩnh , còn một số khác rời khỏi tiếp điểm tĩnh. Chuyển dịch
tiếp điểm động nhờ cơ cấu cơ khí có núm vặn 5 . Ngoài ra còn có lò xo phản
kháng đặt trong vỏ 1 để tạo nên sức bật nhanh làm cho hồ quang được dập tắt
nhanh chóng. Hình 2- 3,d,e là hình dạng cấu tạo công tắc hộp kiểu bảo vệ và
kiểu kín.
Khoa Điện - Điện Tử
3
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Hình dạng cấu tạo công tắc hộp của Việt Nam, Liên Xô, Đức... đều tương
tự như các hình vẽ trên , chỉ khác nhau ít nhiều ở hình dạng kết cấu bên ngoài
như hộp trụ tròn hay hộp trụ vuông ; vỏ hộp bằng nhựa cách điện hay bằng sắt ;
núm vặn hay tay gạt...
c- Cấu tạo công tắc vạn năng ( hình 2- 4 )
Hình 2- 4 : Công tắc vạn năng
a- hình dạng chung
b- mặt cắt ngang
1- tiếp điểm tĩnh
2- tiếp điểm động
3- vành cách điện
4- trục nhỏ
Gồm các đoạn riêng rẽ cách điện với nhau và lắp trên cùng một trục có tiết
diện vuông. Các tiếp điểm 1 và 2 sẽ đóng và mở nhờ xoay vành cách điện 3 lồng
trên trục 4 khi ta vặn công tắc.
Tay gạt công tắc vạn năng có thể có một số vị trí chuyển đổi, trong đó các
tiếp điểm của các đoạn sẽ đóng hoặc ngắt theo yêu cầu.
Công tắc vạn năng được chế tạo theo kiểu tay gạt có các vị trí cố định
hoặc có lò xo phản hồi về vị trí ban đầu ( vị trí không ).
d- Cấu tạo công tắc hành trình
Hình dạng chung của công tắc hành trình cỡ nhỏ được trình bày trên hình
2- 5. Dưới tác dụng của cữ gạt 1 nằm trên bộ phận cơ khí dịch chuyển, cần bẩy 2
có con lăn của công tắc sẽ bị ấn xuống, làm xoay giá đỡ tiếp điểm 3, do đó làm
mở các tiếp điểm 4, kết quả làm ngắt mạch điều khiển truyền động điện.
Hình dạng chung của công tắc hành trình cỡ nhỏ được trình bày trên
hình2- 5 và 2- 6.
Khoa Điện - Điện Tử
4
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Hình 2- 5 : Công tắc cuối hành trình
Hình 2- 6 : Công tắc hành trình
Nó được đặt trong một vỏ nhựa , có một cặp tiếp điểm thường đóng và một
cặp tiếp điểm thường mở, trong đó tiếp điểm động là chung.
2. Nút ấn
Phân loại và cấu tạo
Theo hình dạng bên ngoài , người ta chia nút ấn ra làm bốn loại :
- Loại hở
- Loại bảo vệ
- Loại bảo vệ chống nước và chống bụi.
- Loại bảo vệ chống nổ.
Theo yêu cầu điều khiển , người ta chia nút ấn ra loại 1 nút , 2 nút và 3
nút.
Khoa Điện - Điện Tử
5
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Theo kết cấu bên trong, nút ấn có loại có đèn báo và loại không có đèn
báo.
Nút ấn kiểu hở có kết cấu như hình 2- 7,a. Nó được đặt trên bề mặt một
giá đặt trong bảng điện, hộp nút ấn hay ở tủ điện.
Hình 2- 7 : Nút ấn
a- Nút ấn kiểu hở
b- Nút ấn kiểu bảo vệ
Nút ấn kiểu bảo vệ có kết cấu như hình 2- 7, b. Nó được đặt trong một vỏ
nhựa hay vỏ sắt có hình hộp.
Nút ấn kiểu bảo vệ chống nước được đặt trong một vỏ kín khít để tránh
khỏi nước lọt vào.
Nút ấn kiểu bảo vệ chống bụi,nước được đặt trong một vỏ các bua đúc kín
khít để chống ẩm và bụi lọt vào.
Nút ấn kiểu chống nổ có kết cấu như hình 2- 8. Nó được dùng trong các
hầm lò ( mỏ than ) hoặc ở các nơi có các khí nổ lẫn trong không khí. Cấu tạo của
nó đặc biệt kín khít để không lọt được tia lửa ra ngoài và đặc biệt vững chắc để
không bị phá vỡ khi nổ.
Hình 2- 8 : Nút ấn kiểu chống nổ.
2. áp tô mát
2.1 . Cấu tạo
Khoa Điện - Điện Tử
6
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Hình dáng và cấu tạo của một áptômát ba pha thông thường như hình2-12.
Hình 2-12
a.Tiếp điểm :
Tiếp điểm của áptômát thường được chế tạo có hai cấp ( chính và hồ
quang ), hoặc ba cấp ( chính, phụ, hồ quang ).
Khi đóng mạch , tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm
phụ, sau cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở
trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang.
Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được
tiếp điểm chính để dẫn điện. Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy
lan vào làm hư hại tiếp điểm chính.
Tiếp điểm của áptômát thường làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ quang
như Ag- Wo; Cu- Wo; Ni.....
Hình 2- 13 trình bày hệ thống tiếp điểm trong một kiểu áptômát : 2,3 là
các tiếp điểm chính; 4 là các tiếp điểm phụ; 5 là các tiếp điểm hồ quang.
Khoa Điện - Điện Tử
7
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Hình 2-13
b. Hộp dập hồ quang
Để áp tô mát dập được hồ quang trong tất cả chế độ làm việc của lưới
điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là : Kiểu nửa kín và
kiểu hở.
Kiểu nửa kín được đặt trong vỏ kín của áptômát và có lỗ thoát khí. Kiểu
này có dòng điện giới hạn cắt không quá 50 KA.
Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50 KA hoặc điện áp
lớn hơn 1000V ( cao áp )
Trong buồng dập hồ quang thông dụng , người ta dùng những tấm thép
xếp thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho
việc dập tắt hồ quang.
Hình dạng và kết cấu hộp dập hồ quang được trình bày trên hình 2- 12, 6
là hộp dập hồ quang.
Cùng một thiết bị dập hồ quang, khi làm việc ở mạch điện xoay chiều điện
áp đến 500 V, có thể dập tắt được hồ quang của dòng điện đến 40 KA; nhưng khi
làm việc ở mạch điện một chiều điện áp đến 440 V, chỉ có thể cắt đựơc dòng
điện đến 20 KA.
iii: khí cụ điện bảo vệ
1. rơ le điện từ
Rơ le là các khí cụ điện tự động đóng cắt mạch điện điều khiển , bảo vệ và
điều khiển sự làm việc của mạch điện.
Cấu tạo
Khoa Điện - Điện Tử
8
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Hình 3-5 Sơ lược kết cấu chung của rơle điện từ
1- mạch từ tĩnh ;
4- lò xo ;
2- nắp động ;
5- tiếp điểm tĩnh ;
3- cuận dây ;
6- tiếp điểm động ;
Rơ le điện từ gồm có một mạch từ hình chữ U, trên đó có quấn cuận dây
cho dòng điên của mạch cần được bảo vệ đi qua. Phía trên có nắp chuyển động 2
được gắn vào lò xo 4 và tiếp điểm động 6. ở trên mỏm cực từ phần tĩnh người ta
có gắn vào đó một vòng ngắn mạch bằng đồng ( còn gọi là vòng chống rung ).
Vòng ngắn mạch này chỉ được lắp đối với các rơ le hoạt động ở nguồn xoay
chiều. Tiếp điểm tĩnh 5 được nối với mạch điều khiển.
2- Rơ le dòng điện cực đại
- Cấu tạo
Hình3- 6 : Sơ lược kết cấu của rơ le dòng điện cực đại kiểu điện từ
1- Mạch từ ;
5- tiếp điểm động;
2- cuận dây ;
6- tiếp điểm tĩnh ;
3- miếng sắt từ hình chữ Z
7- vít chỉnh định;
Khoa Điện - Điện Tử
9
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
gắn trên trục quay
8- vít điều chỉnh khoảng cách;
4- lò xo ;
Rơ le dòng điện cực đại dùng để bảo vệ mạch điện khi dòng điện vượt quá
giá trị chỉnh định như quá tải, ngắn mạch.
Về mặt cấu tạo,nó gồm có một mạch từ hình chữ C. Trên mạch từ có quấn
hai cuận dây dòng điện ( 2 ). Miếng sắt từ hình chữ Z gắn lên trục và quay cùng
với trục ( 3 ). Trên trục có gắn hệ thống tiếp điểm động ( 5 ). Một đầu trục có
gắn lò xo cản ( 4 ). Đầu kia của lò xo gắn với vít chỉnh định ( 7 ). Trên mặt trị số
chỉnh định có các khoảng chia khác nhau ứng với các trị số dòng điện khác nhau.
Vít ( 8 ) dùng để điều chỉnh khoảng cách của miếng sắt từ hình chữ Z so với
mỏm cực từ.
3- Rơ le điện áp
Thường dùng để bảo vệ các thiết bị điện khi điện áp của nó tăng hoặc hạ
quá mức quy định.
Rơ le điện áp có cấu tạo tương tự như rơ le đòng điện nhưng cuận dây của
nó có số vòng nhiều hơn và được mắc song song với mạch điện của thiết bị cần
bảo vệ.
Tuỳ theo nhiệm vụ bảo vệ , rơ le điện áp được chia thành hai loại:
- Rơ le điện áp cực đại : Phần ứng ( phần quay ) của loại rơ le này lúc điện
áp bình thường đứng yên, khi điện áp tăng quá mức quy định, lực điện từ sẽ
thắng lực cản, làm rơ le tác động đóng hệ thống tiếp điểm thường mở ( tác động
hút ).
- Rơ le điện áp cực tiểu : ở điện áp bình thường phần ứng của rơ le chịu
lực điện từ tác động, nhưng khi điện áp hạ xuống dưới mức quy định, lực lò xo
thắng lực điện từ làm phần ứng quay đi một góc. Hệ thống tiếp điểm thường mở
được mở ra, ta nói rơ le tác động ( tác động nhả ).
Điện áp tác động của rơ le cũng được điều chỉnh bằng sức căng của lò xo
điều chỉnh ( 4 ) hoặc bằng cách thay đổi sơ đồ đấu các cuận dây rơ le hoặc bằng
vít điều chỉnh ( 8 ).
4. Rơ le nhiệt
Rơ le nhiệt dùng để bảo vệ quá tải cho mạch điện, chủ yếu là bảo vệ cho
động cơ điện.
- Cấu tạo
Khoa Điện - Điện Tử
10
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Hình 3- 7 Sơ đồ cấu tạo của rơ le nhiệt
1- cuận dây đốt ;
2- cặp kim loại ;
3- cần quay;
4- trục quay;
5- lò xo ;
6,7- tiếp điểm;
Bộ phận chính của nó là cặp kim loại (2 ) đặt cạnh cuận dây đốt nóng ( 1 )
và tiếp điểm ( 6- 7 ). Cặp kim loại gồm hai thanh kim loại khác nhau, gắn chặt
với nhau, thanh trên có hệ số nở dài về nhiệt nhỏ hơn thanh dưới. Một đầu cặp
kim loại được kẹp cố định, còn đầu kia đội vào cần quay ( 3 ) có lò xo ( 5 ) gắn
chặt. Cuận dây đốt đặt trong mạch điện cần được bảo vệ để dòng điện của mạch
đi qua nó, còn tiếp điểm đặt trong mạch cuận dây đóng cắt, chẳng hạn nối tiếp
với cuận dây công tắc tơ.
5. Cầu chì
Công dụng và nguyên tắc hoạt động
Cầu chì là thiết bị để bảo vệ quá dòng điện cho mạch điện, chủ yếu là bảo
vệ ngắn mạch và đôi khi để bảo vệ quá tải.
Về nguyên tắc , cầu chì gồm một dây chảy thường làm bằng chì, nhôm
đồng, kẽm... đặt trong một vỏ kín để hạn chế và dập tắt hồ quang. Cầu chì mắc
nối tiếp trong mạch điện được bảo vệ ( hình 3- 9 ).
Khoa Điện - Điện Tử
11
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Hình 3- 9 : Mắc cầu chì để bảo vệ mạch điện
Dòng điện trong mạch đi qua dây chảy sẽ toả ra nhiệt lượng theo định luật
Jun- Lenxơ, làm cho dây chảy nóng lên. Nếu dòng điện chưa đủ lớn, nhiệt độ
dây chảy chưa vượt quá nhiệt độ nóng chảy, mạch điện vẫn liền. Khi dòng điện
tăng cao, nhiệt độ dây chảy tăng đến mức chảy đứt, ngắt mạch dòng điện, ta bảo
cầu chì bị nổ .
Dòng điện nhỏ nhất vừa đủ làm cho dây chảy đứt gọi là dòng điện dây
chảy, ký hiệu là Idc. Dòng điện dây chảy phụ thuộc vào kích thước và loại vật liệu
làm dây chảy. Dây chảy được sản xuất theo các trị số dòng điện dây chảy quy
định và gọi là cỡ dây chảy. Cỡ dây chảy cho trong sổ tay kỹ thuật.
Cầu chì được sản xuất theo cấp điện áp định mức và dòng điện định mức.
Điện áp định mức quyết định kích thước cầu chì, vật liệu và chất lượng cách
điện. Dòng điện định mức quyết định quy cách và kích thước các bộ phận dẫn
điện, nhất là các đầu tiếp xúc, tức đầu để nối cầu chì vào giá cầu chì. Cần chú ý
là dòng điện định mức Iđm là của cầu chì, còn dòng điện dây chảy Idc phụ thuộc
vào cỡ dây chảy. Hai đại lượng này khác nhau, và ta có Iđm Idc . Ví dụ , cầu
chì 500V, 15 A có thể lắp dây chảy cỡ 6, 10 hay 15 A.
Bảng tra dây chảy cầu chì
Bảng 3- 1
Đường kính dây chảy ( mm )
Dòng điện định mức của dây chảy ( A )
Nhôm
Chì
đồng
0,15
1,5
-
4
0,2
2
0,5
8
0,25
4
0,75
10
Khoa Điện - Điện Tử
12
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
0,3
6
1
12
0,4
10
1,5
14
0,5
14
2
16
0,6
16
2,5
21
0,7
18
3,5
28
0,8
20
4,2
36
0,9
25
5
40
1
32
6
48
1,2
40
9
-
1,4
50
12
-
1,6
60
14
-
1,8
75
17
-
2
90
20
-
2,5
120
32
-
3
160
46
-
IV : khí cụ điều khiển
1. Công tắc tơ
a. cấu tạo
Công tắc tơ điện từ có các bộ phận chính như sau : cơ cấu điện từ ( nam
châm điện ), hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm ( tiếp điểm chính và phụ
).
Nam châm điện : gồm có 3 thành phần
- Mạch từ ( lõi sắt ) : Là các lõi thép có hình dạng EI, UI. Nó gồm những
lá thép tôn silic, có chiều dầy 0,35mm hoặc 0,5 mm, ghép lại để tránh tổn hao
dòng điện xoáy. Mạch từ được chia làm hai phần , một phần được kẹp chặt cố
định ( phần tĩnh ), phần còn lại là nắp ( còn gọi là phần ứng hay phần động )
được nối với hệ thống tiếp điểm qua hệ thống tay đòn.
Khoa Điện - Điện Tử
13
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
- Cuộn dây hút : cuộn dây quấn trên lõi thép dùng để tạo ra lực hút điện
từ. Các cuộn dây của phần lớn các công tắc tơ được tính toán sao cho được phép
đóng ngắt tới 600 lần trong một giờ, ứng với hệ số thông điện bằng 40%. Cuộn
dây có thể làm việc tin cậy ( hút phần ứng ) khi điện áp cung cấp cho nó nằm
trong phạm vi 85- 110% Uđm. Nếu ta gọi tỷ số giữa điện áp nhả và điện áp hút
của cuộn dây là hệ số trở về, thì hệ số này có thể đạt tới ( 0,6- 0,7 ). Điều đó có
nghĩa là khi điện áp cuộn dây sụt xuống còn 60 70% trị số điện áp hút thì nắp
bị nhả và ngắt mạch điện.
- Cơ cấu truyền động : phải có kết cấu sao cho giảm được thời gian thao
tác đóng ngắt tiếp điểm, nâng cao lực ép các tiếp điểm và giảm được tiếng kêu va
đập. Cơ cấu truyền động thường dùng lực lò xo.
Các sơ đồ cơ cấu truyền động của các công tắc tơ điện xoay chiều như
hình 4- 1.
Hình 4- 1. Các sơ đồ cơ cấu truyền động của các công tắc tơ điện xoay chiều.
+ Nắp chuyển động xoay quanh bản lề, tiếp điểm chuyển động thẳng có
tay đòn truyền chuyển động ( H. 4- 1, a ).
+ Nắp và tiếp điểm chuyển động theo hai phương vuông góc nhau ( H. 41, b ).
+ Nắp chuyển động thẳng, tiếp điểm chuyển động xoay quanh bản lề ( H.
4- 1, c ).
Khoa Điện - Điện Tử
14
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
+ Nắp và tiếp điểm đều chuyển động xoay quanh một bản lề có một hệ
thống tay đòn chung ( H. 4- 1, d ), trường hợp này lực ép trên tiếp điểm lớn.
b- Hệ thống dập hồ quang.
Khi công tắc tơ chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp
điểm bị cháy, mòn dần. Hệ thống dập hồ quang thường gồm nhiều vách ngăn
làm bằng kim loại đặt cạnh bên hai tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là ở các tiếp
điểm chính của công tắc tơ.
c- Hệ thống tiếp điểm
Hệ thống tiếp điểm liên hệ với mạch từ di động qua bộ phận liên động cơ
khí. Các tiếp điểm của công tắc tơ được chia thành hai loại :
- Tiếp điểm chính cho dòng điện của phụ tải chạy qua. Nó là loại tiếp
điểm thường mở. Khi cuộn dây chưa có điện tiếp điểm nay ở trạng thái mở, khi
cuộn dây có điện tiếp điểm này đóng lại. Tiếp điểm này có khả năng cho dòng
điện lớn đi qua ( từ 10A đến vài nghìn ampe ).
- Tiếp điểm phụ : có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ
hơn 5A , được lắp ở các mạch điều khiển, tín hiệu, bảo vệ .Nó được chia thành
hai loại : tiếp điểm phụ thường mở và tiếp điểm phụ thường đóng. Tiếp điểm phụ
thường mở có trạng thái đóng, mở giống như tiếp điểm chính. Tiếp điểm phụ
thường đóng có trạng thái đóng, mở ngược với tiếp điểm chính.
d- Nguyên lý hoạt động
Khoa Điện - Điện Tử
15
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
6
7
5
4
1
3
2
Hình 4- 2. Sơ đồ cấu tạo của công tắc tơ xoay chiều.
1- cuộn dây;
5- tay đòn ;
2- mạch từ tĩnh
6- tiếp điểm thường mở;
3- nắp động;
7- tiếp điểm thường đóng;
4- Vòng ngắn mạch;
- Khi chưa cấp điện vào cuộn dây thì lõi thép động vẫn ở vị trí tách khỏi
lõi thép tĩnh. Tiếp điểm thường mở vẫn mở và tiếp điểm thường đóng vẫn đóng.
- Khi cung cấp điện cho cuộn dây có giá trị định mức sẽ sinh ra từ thông
chạy trong mạch từ, tạo ra lực hút điện từ hút lõi thép động về phía lõi thép tĩnh (
lực điện từ thắng lực cản lò xo ). Công tắc tơ được giữ ở trạng thái đóng. Lúc này
nhờ vào bộ phận liên động về cơ khí giữa lõi thép đông và hệ thống tiếp điểm
động làm cho tiếp điểm chính đóng lại cung cấp điện cho phụ tải. hệ thống tiếp
điểm phụ cũng chuyển đổi trạng thái : tiếp điểm thường đóng mở ra và tiếp điểm
thường mở đóng lại.
- Khi ngừng cung cấp điện cho cuộn dây thì công tắc tơ ở trạng thái nghỉ,
các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.
Nguyên lý làm việc của công tắc tơ điện một chiều kiểu điện từ cũng
tương tự như trên, thường chỉ khác ở hình dáng kết cấu truyền động của mạch từ
tới tiếp điểm.
2. Rơ le trung gian và rơ le tốc độ
2.1- Rơ le trung gian
Rơ le trung gian làm chức năng thực hiện các thao tác trung gian trong các
mạch bảo vệ và tự động hoá ở mạch điều khiển. Vì thế , nó thường có nhiều tiếp
điểm, kể cả tiếp điểm thường mở và tiếp điểm thường đóng.
a- Cấu tạo
Khoa Điện - Điện Tử
16
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Hình 4- 4. Sơ đồ cấu tạo của rơ le trung gian.
1- lõi thép tĩnh;
3- phần động;
2- cuộn dây;
4- hệ thống tiếp điểm;
Cấu tạo của rơ le trung gian kiểu điện từ như hình 4- 4. Nó gồm có một lõi
thép hình chữ U, trên đó có quấn cuộn dây điện áp. Phía trên mạch từ tĩnh có nắp
động ( 3 ). Một đầu của nắp động được gắn với lò xo cản và hệ thống tiếp điểm
động ( 4 ).
b- Nguyên lý làm việc
- Khi cuộn dây của rơ le trung gian không có điện, rơ le chưa tác động :
các tiếp điểm thường mở vẫn mở và các tiếp điểm thường đóng vẫn đóng.
- Khi cuộn dây của rơ le trung gian có điện, nắp động bị hút về phía mạch
từ tĩnh làm cần tiếp điểm động di chuyển theo. Các tiếp điểm thường đóng sẽ mở
ra và các tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại thực hiện các chức năng khác nhau
của mạch điều khiển.
Đặc điểm của rơ le trung gian là không có cơ cấu điều chỉnh điện áp tác
động, yêu cầu phải tác động tốt khi điện áp đặt vào cuộn dây dao động trong
phạm vi 15% điện áp định mức.
3- Rơ le tốc độ
a- Cấu tạo
Khoa Điện - Điện Tử
17
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Hình 4- 5. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của rơ le tốc độ.
1- trục quay ;
4- thanh dẫn;
2- nam châm vĩnh cửu ;
5- tay gạt bằng nhựa;
3- phần ứng ;
6- tiếp điểm;
Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của rơ le tốc độ như hình 4- 5. Nó gồm có các bộ
phận
b- Nguyên lý làm việc
Khi rô to chưa quay thì thanh thép đàn hồi có xu hướng làm cho tiếp điểm
PK1 và PK3 đóng lại.
Khi trục quay ( 1 ) quay ( giả sử quay theo chiều n1 như hình vẽ ) làm cho
từ trường của nam châm vĩnh cửu cũng quay theo chiều n1. Nếu coi từ thông
đưóng yên thì các thanh dẫn được coi như chuyển động ngược lại. Xét hai thanh
dẫn nằm đối diện và trùng phương với từ thông tại thời điểm đang xét, ta có
véc tơ vận tốc tương đối Vtđ ( hình 4- 5 ). Thanh dẫn nằm phía trên sẽ chuyển
động sang trái còn thanh dẫn phía dưới sẽ chuyển động sang phải.
Hai thanh dẫn này sẽ chuyển động tương đối với từ trường phần cảm, theo
định luật cảm ứng điện từ, trong thanh dẫn sẽ xuất hiện một sức điện động cảm
ứng. Vì các thanh dẫn được nối ngắn mạch nên trong các thanh dẫn sẽ xuất hiện
dòng điện cảm ứng. Chiều dòng điện cảm ứng được xác định theo quy tắc bàn
tay phải. Như vậy, thanh dẫn bên trên có dòng điện đi vào còn thanh dẫn bên
dưới có dòng điện đi ra. Thanh dẫn mang dòng điện , lại chịu tác dụng của từ
trường nên nó chịu tác dụng của lực điện từ F. Chiều của lực điện từ được xác
định theo quy tắc bàn tay trái. Thanh dẫn bên trên sẽ chịu tác dụng của một lực
Khoa Điện - Điện Tử
18
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
hướng sang bên phải còn thanh dẫn bên dưới sẽ chịu tác dụng của một lực hướng
sang bên trái. Do đó, phần ứng sẽ quay theo chiều cùng chiều với n1.
Phần ứng quay kéo theo tay gạt bằng nhựa ( 5 ) tác động vào thanh thép
đàn hồi làm cho tiếp điểm PK1 mở ra và PK2 đóng lại. Tiếp điểm PK3 và PK4 vẫn
giữ nguyên trạng thái như khi rô to đứng yên.
Nếu trục quay quay theo chiều ngược lại, nó sẽ tác động vào thanh thép
đàn hồi bên phải làm cho tiếp điểm PK3 mở ra và PK4 đóng lại.
Khi tốc độ động cơ giảm nhỏ gần bằng không, lực điện từ yếu đi , tay gạt
bằng nhựa sẽ trở về vị trí cũ làm tiếp điểm PK1 đóng lại và PK2 mở ra.
4. Rơ le thời gian
4.1- Rơ le thời gian điện từ
a- Cấu tạo
4
7
3
5
8
6
2
1
Hình 4- 7. Sơ đồ cấu tạo của rơ le thời gian điện từ
1- Cuộn dây điện áp ;
2- Mạch từ tĩnh ;
3- Nắp động ;
4- Lò xo ;
5- Tiếp điểm đóng cắt tức thời ;
6- Hệ thống bánh răng dẫn động ;
7- Tiếp điểm đóng cắt có thời gian ;
8- Thang đặt thời gian ;
b- Nguyên lý làm việc
Khoa Điện - Điện Tử
19
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Khi đóng điện vào cuộn dây của nam châm điện , nắp động ( 3 ) bị hút
làm đóng hoặc cắt các tiếp điểm tác động tức thời ( 5 ), đồng thời khởi động cơ
cấu giữ thời gian ( 6 ). Khi đó dưới sức căng của lò xo , quạt răng và hệ thống
bánh răng dẫn động sẽ quay làm tiếp điểm động di chuyển chậm. Sau một
khoảng thời gian tiếp điểm động sẽ đóng kín vào tiếp điểm tĩnh ( 7 ). Thời gian
để đóng tiếp điểm ( 7 ) được điều chỉnh bằng cách thay đổi vị trí của tiếp điểm
tĩnh và được chỉ rõ bằng mũi tên trên thang đặt ( 8 ).
4.2- Rơ le thời gian điện tử
a- Cấu tạo
Cấu tạo của rơ le thời gian điện tử gồm : nam châm điện, bộ định thời gian
bằng linh kiện điện tử, hệ thồng tiếp điểm, vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp điểm.
Hình dáng ( a ) và sơ đồ bố trí cực đấu dây ( b ) của rơ le thời gian điện tử
loại ON DELAY như hình 4- 8.
Hình 4- 8a
Hình 4- 8b
Trong đó :
- Cặp cực 5- 8 là tiếp điểm thường đóng , mở chậm ;
- Cặp cực 6- 8 là tiếp điểm thường mở, đóng chậm ;
- Cặp cực 1- 4 là tiếp điểm thường đóng ( tác động tức thời ) ;
- Cặp cực 1- 3 là tiếp điểm thường mở ( tác động tức thời ) ;
- Cặp cực 2- 7 đấu với nguồn điện ;
Cuộn dây của rơ le thường có điện áp 110V hoặc 220V , được ghi trên
nhãn máy hoặc trong lý lịch máy. Nguồn điện được cấp vào chân số 2 và chân số
Khoa Điện - Điện Tử
20
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
7 . Tiếp điểm tác động tức thời lấy ra ở chân số 1 và chân số 4 ( tiếp điểm thường
đóng ) ; chân số 1 và chân số 3 ( tiếp điểm thường mở ) . Tiếp điểm tác động có
thời gian : tiếp điểm thường đóng , mở chậm lấy ra ở chân số 5 và chân số 8 ;
tiếp điểm thường mở, đóng chậm lấy ra ở chân số6 và chân số 8.
b- Nguyên lý làm việc của rơ le thời gian điện tử kiểu ON/OFF DELAY
( hình 4- 9 ).
Hình 4- 9
Khi chưa đóng khoá K , rơ le RL chưa có điện, tiếp điểm K1 ở trạng thái
mở và K2 ở trạng thái đóng.
Nếu ta đóng khoá K, tụ C sẽ được nạp cho tới khi điện áp trên tụ C bằng
điện áp định mức của rơ le thì rơ le sẽ tác động. Khi đó tiếp điểm K1 chuyển
sang trạng thái đóng và tiếp điểm K2 chuyển sang trạng thái mở.
Khi ngắt khoá K, tụ C lại phóng điện qua rơ le RL, kéo dài sự hoạt động
của nó thêm một thời gian nữa. Cho đến khi điện áp trên tụ nhỏ hơn điện áp làm
việc của rơ le thì rơ le không hoạt động được nữa và tiếp điểm K1 chuyển sang
trạng thái mở và K2 chuyển sang trạng thái đóng. Hệ thống trở lại trạng thái ban
đầu.
Như vậy, các tiếp điểm K1 và K2 đều chuyển trạng thái ( tác động trễ ) cả ở
thời điểm K đóng ( ON ) và mở ( OFF ). Tương ứng ta có tiếp điểm K1 là tiếp
điểm thường mở,đóng mở chậm và K2 là tiếp điểm thường đóng , mở đóng chậm.
Điều kiện để mạch này hoạt động được thì cầu phân áp gồm biến trở VR,
điện trở thuần của cuận dây rơ le và điện áp nguồng phải được chọn sao cho điện
áp rơi trên cuộn dây rơ le tối thiểu phải bằng điện áp định mức của nó.
U ủL
Khoa Điện - Điện Tử
U
R RL U dm
VR RRL
21
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
Ta có thể điều chỉnh biến trở VR để thay đổi thời gian tác động trễ. Tuy
nhiên mạch điện này cho thời gian tác động trễ rất ngắn. Muốn thời gian trễ lâu
hơn ta phải dùng các mạch khuyếch đại điện tử.
c- Nguyên lý làm việc của rơ le thời gian điện tử kiếu ON DELAY
( hình 4-10,a ) và OFF DELAY ( hình 4- 10,b ) ; ( học sinh tự nghiên cứu ).
Hình 4-10,a
Hình 4- 10,b
d- Giới thiệu rơ le thời gian điện tử loại CKC AH3-3 của Đài loan
( hình 4- 11 ).
Hình 4- 11
Khoa Điện - Điện Tử
22
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
*. Giới thiệu mạch :
Mạch điện gồm :
- Biến áp nguồn cách ly 220V/12V- AC.
- Cầu chỉnh lưu gồm 4 đi ốt D1 D4.
- Bộ lọc điện gồm tụ C1 và C3.
- Cặp đi ốt ổn áp ZD, tụ C2 và điện trở R1 tạo ra điện áp ổn định, cấp
nguồn cho IC làm việc.
- IC định thời gian CD 4541. Đây là loại vi mạch định thời có thể lập
trình được. Cấu trúc cơ bản của IC này gồm một mạch đếm nhị phân 16 tầng,
mạch điều khiển ngõ ra, mạch tự động Reset nguồn .
- Mạch tạo dao động ngoài RC gồm R5,VR1 và C4.
- Rơ le RL1 tác động trễ, rơ le RL2 tác động tức thời.
- Tranzistor T nhận tín hiệu ra từ chân 8 của IC qua cầu phân áp (R6,R7)
đóng mở cho rơ le RL1.
- Đi ốt D5 dập xung ngược cuộn dây rơ le khi chúng bị cắt điện.
5. bộ khống chế
5.1- Khái quát và công dụng
Trong các máy móc công nghiệp , người ta sử dụng rộng rãi các bộ khống
chế để làm các khí cụ điều khiển các thiết bị điện. Bộ khống chế được chia làm
bộ khống chế động lực ( còn gọi là tay trang ), để điều khiển trực tiếp và bộ
khống chế chỉ huy để điều khiển gián tiếp.
Bộ khống chế là một loại thiết bị chuyển đổi mạch điện bằng tay gạt hay
vô lăng quay, điều khiển trực tiếp hay gián tiếp từ xa, thực hiện các chuyển đổi
mạch điện phức tạp để điều khiển khởi động, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay,
hãm điện...các máy điện và thiết bị điện.
Bộ khống chế động lực hay ( tay trang ) để dùng để điều khiển trực tiếp
các động cơ điện công suất bé và trung bình ở các chế độ làm việc khác nhau
nhằm đơn giản hoá thao tác cho người vận hành ( thợ lái tàu điện, lái cần trục,
đứng máy đặc biệt... ).
Bộ khống chế chỉ huy được dùng để điều khiển gián tiếp các động cơ điện
công suất lớn bằng cách chuyển đổi mạch điện các cuộn dây hút của công tắc tơ,
khởi động từ. đôi khi nó cũng được dụng để đóng ngắt trực tiếp các động cơ điện
công suất bé, nam châm điện, và các thiết bị điện khác. Bộ khống chế chỉ huy có
thể được truyền động bằng tay hoặc bằng động cơ chấp hành.
Về nguyên lý, bộ khống chế chỉ huy không khác gì bộ khống chế động
lực, mà nó chỉ có hệ thống tiếp điểm bé, nhẹ hơn và sử dụng ở mạch điều khiển.
Khoa Điện - Điện Tử
23
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
5.2- Phân loại
Theo kết cấu, người ta chia ra bộ khống chế hình trống và bộ khống chế
hình cam.
Theo nguyên lý sử dụng, người ta chia ra bộ khống chế điện một chiều và
bộ khống chế điện xoay chiều.
5.3- Cấu tạo bộ khống chế hình trống
a)
Hình 4-12. Bộ khống chế hình trống
a- hình dạng chung
b- bộ phận chính bên trong
Hình dạng chung của bộ khống chế hình trống được trình bày trên hình 415 a,b.
Trên trục quay ( 1 ) đã được bọc cách điện, người ta bắt chặt các đoạn
vành trượt bằng đồng ( 2 ) có cung dài làm việc khác nhau. Các đoạn này được
dùng làm các vành tiếp xúc động, xắp xếp ở các góc độ khác nhau. Một vài đoạn
vành được nối điện với nhau sẵn ở bên trong. Các tiếp xúc tĩnh ( 3 ) có lò xo đàn
hồi ( còn gọi là chổi tiếp xúc ), kẹp chặt trên một cán cố định đã bọc cách điện (
Khoa Điện - Điện Tử
24
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình Thực hành Trang bị điện
4 ), mỗi chổi tiếp xúc tương ứng với một đoạn vành trượt ở bộ phận quay. Các
chổi tiếp xúc có vành cách điện với nhau và được nối trực tiếp với mạc điện bên
ngoài. Khi quay trục ( 1 ), các đoạn vành trượt ( 2 ) tiếp xúc mặt với các chổi tiếp
xúc ( 3 ) và do đó thực hiện được chuyển đổi mạch cần thiết trong mạch điều
khiển.
5.4- Cấu tạo bộ khống chế hình cam
Hình 4- 13. Bộ khống chế hình cam
Hình dạng chung của bộ khống chế hình cam được trình bày trên hình 413. Trên trục quay ( 1 ), người ta bắt chặt hình cam ( 2 ). Một trục nhỏ có vấu ( 3
), có lò xo đàn hồi ( 6 )luôn luôn đẩy trục vấu ( 3 ) tỳ hình cam. Các tiếp điểm
động ( 5 ) bắt chặt trên giá của trục ( 3 ). Các tiếp điểm tĩnh ( 4 ) bắt trên giá
cách điện của thành bộ khống chế. Khi quay tay gạt, trục ( 1 ) quay, làm xoay
hình cam( 2 ), do đó trục nhỏ có vấu ( 3 ) sẽ khớp vào phần lõm hay lồi của hình
cam, làm đóng hay mở các bộ tiếp điểm ( 4 ) và ( 5 ).
Khoa Điện - Điện Tử
25
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
