Tìm hiểu về động cơ, thiết bị đóng cắt, bảo vệ và các bộ biến đổi trong hệ thống trang bị điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ CÔNG NGHIỆP
====o0o====

BÀI TẬP LỚN
Môn học: Trang bị điện - điện tử các máy công nghiệp
ĐỀ TÀI:
Tìm hiểu về động cơ, thiết bị đóng cắt, bảo vệ và các bộ biến đổi
trong hệ thống trang bị điện.
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Liên Anh

Hà nội, 11-2015
1


Chương I. TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ
I. Giới thiệu chung về động cơ điện
Động cơ điện có 2 loại là động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay
chiều được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực, trong đồ dùng gia đình, sản
xuất công nghiệp….
1, Động cơ điện một chiều
1.1, Cấu tạo
Gồm có 3 phần chính stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), và phần chỉnh lưu ( chổi
than và cổ góp).
- Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu,
hay nam châm điện.
- Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều.
- Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động
quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một
bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

a. Động cơ máy đùn nhựa

Tìm hiểu về động cơ điện 1 chiều của máy đùn nhựa trong dây chuyền sản
xuất ống nhựa HDPE tại : Km số 11+500m, đường Quốc lộ 32, xã Phú Diễn Huyện Từ Liêm - Tp Hà Nội.
Động cơ máy đùn chính có các thông số cơ bản như sau: Pđm = 56kW, Uđm =
380V, nđm = 3000 (vòng/phút), = 0,85, số đôi cực p = 2.

2


b. Động cơ một chiều hãng meidensha

3


Trong đó:
Type HE-MRO : là kiểu động cơ.
OUTPUT 7.5 KW : là công suất định mức.
VOLTS 48 : là điện áp 48VDC.
RATING 5 MIN : "trị số danh định 5 phút". Nghĩa là chỉ nên chạy không quá 5
phút liện tục, muốn chạy tiếp phải có thời gian nghỉ nhất định.
1.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
a. Phương trình đặc tính cơ

Hình 2.7. Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập
Khi động cơ làm việc, rotor mang cuộc ứng quay trong từ trường của cuộn
cảm nên trong cuộn ứng lại xuất hiện một sức điện động cảm ứng E có chiều ngược
với điện áp đặt vào phần ứng của động cơ. Ta có thể viết phương trình cân bằng
điện áp của mạch phần như sau:
Uư=Eư+(Rư+Rf).Iư

Trong đó:

Uư:điện áp phần ứng V
Eư: sức điện động phần ứng V
Rư:điện trờ mạch phần ứng Ω
Rf: điện trở phụ mạch phần ứng Ω
4


I: dòng điện mạch phần ứng (A)
Với

Rư=rư+rcf+rb+rct
rư: điện trở cuộn dây phần ứng
rcf: điện trở cuộn cực từ phụ
rb: điện trở cuộn bù
rct: điện trở tiếp xúc của chổi điện

Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:

Trong đó:
p: số đôi cực
N: thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng
a: số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng
ω: tốc độ góc
: từ thông kích từ dưới một cực từ
K: hệ số cấu tạo của động cơ
Ta có:

biểu thức trên là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ. Momen điện từ Mdt của

động cơ:

Thay giá trị Iư vào phương trình (*):

5


Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
b. Điều chỉnh tốc độ động cơ
Ngày nay, để đảm bảo những đòi hỏi của các công nghệ phức tạp khác nhau,
nâng cao mức độ tự động cũng như năng xuất, các hệ truyền động điện thường phải
điều chỉnh tốc độ, tức là cần điều chỉnh tốc độ máy theo yêu cầu công nghệ. Có thể
điều chỉnh tốc độ máy bằng phương pháp cơ khí hoặc điện thông qua việc điều
chỉnh tốc độ động cơ điện, nguồn động lực của hệ truyền động điện. Ở đây ta chỉ
xem xét việc điều chỉnh tốc độ theo phương pháp điện
Từ phương trình đặc tính cơ của đông cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Có 3 cách điều chỉnh dựa vào các thông số của phương trình như: Uư, , Rư
1.3. Ưu điểm và nhược đểm của động cơ điện một chiều
a. Ưu đểm của động cơ điện một chiều
-

Chất lượng điều chỉnh tốc độ tốt: vì bộ biến đổi của động cơ điện một chiều có khả
năng tạo ra sai số tốc độ nhỏ, độ trơn điều chỉnh mịn, dải điều chỉnh rộng…
Công suất phía kích từ của động cơ kích từ độc lập nhỏ hơn công suất phần ứng
động cơ. Chính vì vậy nó vẫn được sử dụng trong các dây chuyển công nghiệp.
Động cơ điện một chiều có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng: động cơ điện một chiều
có thể điều chỉnh tốc độ thông qua việc thay đổi R ư, Uư, , nên tốc độ động cơ có thể
điều chỉnh trong miền dưới và trên tốc độ định mức
b. Nhược điểm của động cơ điện một chiều

- Cần nguồn một chiều
- Bảo quản cổ góp phức tạp
- Dễ sinh tia lửa điện
- Giá thành cao…
Mặc dù có nhược điểm như trên, nhưng động cơ điện một chiều vẫn có vai trò
quan trọng trong việc sản xuất, phát triển công nghiệp và được sử dụng phổ biến
trong cuộc sống.
6


2. Động cơ điện xoay chiều
Động cơ gồm có hai phần chính là stator và rotor. Stato gồm các cuộn dây của
ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành tròn để tạo ra từ trường quay.
Rôto hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.
Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay do stato gây ra làm
cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto được trục máy truyền ra ngoài
và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác.
a. Cấu tạo

Máy điện đồng bộ cũng như máy điện khác,gồm có 2 phần: phần quay,và phần
tĩnh.Cuộn kích từ có thể đặt ở roto hoặc stato nhưng do khó khăn về gia công (do sử
dụng nhiều tiếp xúc điện như: chổi than,vành trượt...) nên phần lớn các máy đồng
bộ có cuộn kích từ đặt ở roto,chỉ một số trường hợp đặc biệt thì cuộn kích từ mới
đặt ở stato (khi đó phần cảm lại là phần tĩnh (stato),còn roto đóng vai trò là phần
ứng)
Stato: gồm vỏ lõi và dây quấn.
-vỏ làm bằng thép đúc,có nhiệm vụ bảo vệ mạch từ và cùng với tấm chắn để bắt
chặt tất cả các phần khác vào máy.Trên vỏ có gắn biển máy.
Lõi stato: được chế tạo hoàn toàn giống như lõi stato của máy điện dị bộ dây quấn

phần ứng như dây quấn 3 pha (stato,hay roto) của máy điện dị bộ.
Roto: nếu phần quay là phần cảm (đặt cuộn kích từ) thì nó gồm: lõi và dây quấn.
Ngoài ra,trên roto còn đặt vành trượt và chổi than
- Sự phân bố cảm ứng từ trong khe khí phụ thuộc vào hình dạng phần cuối của cực
từ.Vậy nên khe khí trong máy cực lồi sẽ được chế tạo như sau: độ rộng khe khí sẽ
được sẽ được tăng dần theo chiều rộng của mặt cực.
7


- khe khí của máy đồng bộ lớn hơn nhiều so với máy dị bộ vì ở máy di bộ khe khí
phải giảm nhỏ để giảm dòng không tải. Khe khí máy đồng bộ khoảng 0,5 - 5mm
b. Nguyên lý làm việc

Khi nam châm điện quay ( tốc độ n1vòng/ phút ) làm đường sức từquay cắt qua
các cạnh của khung dây cảm ứng gây nên sức điện động E trên khung dây. Sức
điện động E sinh ra dòng điện I chạy trong khung dây. Vì dòng điện I nằm trong từ
trường nên khi từ trường quay làm tác động lên khung dây một lực điện từ F. Lực
điện từ này làm khung dây chuyển động với tốc độn n vòng/ phút.
Vì n < n1 nên gọi là không đồng bộ. ĐCKĐB ba pha có dây quấn ba pha
phía stator, Roto của ĐCKĐB là một bộ dây quấn ba pha có cùng số cực trên lõi
thép của Roto.
c. Động cơ điện roto lồng sóc 1 pha, 3 pha của Công ty cổ phần chế tạo

điện cơ Hà Nội (HEM)
Thông số kỹ thuật
Tốc độ đồng bộ: 1500 vòng/phút
Số cực: 2P=4
Điện áp:220/380 (V)
Dòng điện: 1.4/0.8 (A)
Khối lượng: 10.5 (kg)

Hệ số công suất: 0.77
Sơ đồ đấu bản cực Stato: điện áp 220V/380V (hoặc 380V/660V)
Động cơ có điện áp vận hành ghi trên nhãn là 220/380V

8


Động cơ có điện áp vận hành ghi trên nhã là 380/660V:

Vận hành:
Kiểm tra chiều quay. Muốn thay đổi chiều quay của Động cơ điện roto lồng
sóc 1 pha , 3 pha thì đổi nối 2 trong ba pha của nguồn cung cấp.
Sau quá trình khởi động, động cơ chạy êm, không rung, không có tiếng kêu lạ thì
động cơ có thể làm việc tốt. Nếu quá trình xả ra một trong các hiện tượng nêu trên
thì phải dừng máy và kiểm tra lại phần cơ khí và phần điện. Trong suốt quá trình
làm việc của động cơ người vận hành phải luôn quan sát trạng thái làm việc của
động cơ tránh trường hợp đáng tiếc có thể xảy ra.
Bảo quản:
Sau một thời gian vận hành động cơ có thể dừng làm việc một thời gian dài.
Trong quá trình này cần phải bảo quản động cơ theo phương pháp dưới đây:

9


Luôn làm vệ sinh sạch sẽ bên ngoài Động cơ điện roto lồng sóc 1 pha , 3 pha ,
tránh bụi bẩn bám ở ngoài động cơ gây gỉ sét làm mấy mỹ quan động cơ.
Bảo quản động cơ ở nơi khô ráo tránh các ảnh hưởng bên ngoài như mưa, môi
trường ẩm thấp để hạn chế sự suy giảm điện trở các điện của bộ dây stato.
3. Phương pháp lựa chọn động cơ
Đối với phụ tải không có yêu cầu điều chỉnh tốc độ, mômen khởi động không lớn,

công suất dưới 100kW thì nên chọn lọai động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng
sóc. Động cơ dễ vận hành và giảm các thiết bị điện kèm theo so với các loại động
cơ khác.
Khi chọn động cơ phải chọn sao cho sử dụng được gần hết công suất (Thông
thường chọn công suất động cơ bằng 1,3 lần so với công suất tải đặt lên trục động
cơ)
Ta có thể lựa chọn động cơ theo các tiêu chí như sau:
a) Môi trường làm việc
Nhiệt đọ quá cao có thể phá hủy lớp bảo vệ cách điện
b) Chê độ làm việc
Cơ cấu làm việc bao gồm có ba chế độ làm việc đó là: Chế độ làm việc dài
hạn, chế độ làm việc ngắn hạn và chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại.
c) Lựa chọn động cơ theo công suất
d) Lựa chọn động cơ theo tốc độ làm việc của cơ cấu

10


Chương II. TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ &
ĐÓNG CẮT MẠCH ĐIỆN
I. Rơle
. Các chế độ làm việc không bình thường làm cho điện áp, dòng điện và tần số lệch
khỏi giới hạn cho phép. Nếu để kéo dài tình trạng này, có thể xuất hiện sự cố. Muốn duy
trì hoạt động bình thường của hệ thống và các hộ tiêu thụ khi xuất hiện sự cố, cần phát
hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏi phần tử bị hư hỏng, nhờ vậy
phần còn lại duy trì được hoạt động bình thường. Chỉ có thiết bị tự động bảo vệ mới có
thể thực hiện tốt được yêu cầu trên, thiết bị này gọi là bảo vệ rơle.
1. Một số loại Rơle thường dùng
a. Rơ le thời gian

Rơle thời gian là rơle tác động đóng mở tiếp điểm có thời gian trì hoãn sau khi được
cấp điện. Khoảng thời gian trì hoãn có thể thay đổi được trong một phạm vi nhất định.
Rơle thời gian có thể được chế tạo để làm việc theo dòng điện hoặc theo điện áp.
Về nguyên lý rơle thời gian cấu tạo gồm phần tĩnh là cuộn dây, phần động mang
tiếp điểm và được gắn với bộ phận hãm nhằm làm chậm quá trình chuyển động đóng mở
tiếp điểm.

11


b. Rơ le quá dòng

Rơle quá dòng tức thì là rơle tác động khi dòng điện qua rơle vượt quá trị số định
trước và tác động cắt máy cắt ngay lập tức, không có thời gian trì hoãn. Về nguyên lý
rơle quá dòng tức thì gồm phần tĩnh là cuộn dây có lõi sắt, phần động là tấm sắt non có
mang tiếp điểm động. Khi dòng điện qua cuộn dây đủ lớn, tấm sắt non sẽ bị hút vào lõi
sắt của phần tĩnh và kéo theo tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh.
Chỉnh định rơle quá dòng tức thời là đặt trị số dòng điện khởi động của rơle. Để
đảm bảo tính chọn lọc, tránh tác động sai khi ngắn mạch ngoài vùng được bảo vệ, dòng
điện khởi động được chọn theo quy tắc sau:
Ikđ = Kat . INmax
c. Rơ le nhiệt

Rơ le nhiệt có 2 loại là rơ le nhiệt độ cuộn dây và rơ le nhiệt độ dầu

12


Rơ le nhiệt độ cuộn dây
Rơle nhiệt độ cuộn dây gồm bốn bộ tiếp điểm, lắp bên trong một nhiệt kế có kim

chỉ thị. Sự co giãn của chất lỏng trong ống mao dẫn thay đổi theo nhiệt độ mà bộ cảm
biến nhận được, tác động cơ cấu chỉ thị và bốn bộ tiếp điểm. Tác động lên cơ cấu chỉ thị
và các tiếp điểm, còn có một điện trở nung. Cuộn dây thứ cấp của một máy biến dòng
điện đặt tại chân sứ máy biến áp được nối với điện trở nung.
Có 4 vít điều chỉnh nhiệt độ để đặt trị số tác động cho bốn bộ tiếp điểm. Tùy theo
thiết kế, các tiếp điểm rơle nhiệt độ có thể được nối vào các mạch: báo hiệu sự cố "nhiệt
độ cuộn dây cao", mạch tự động mở máy cắt để cô lập máy biến áp, mạch tự động khởi
động và ngừng các quạt làm mát máy biến áp.
Rơ le nhiệt độ dầu
Rơle nhiệt độ dầu gồm các tiếp điểm thường đóng, thường mở lắp bên trong một
nhiệt kế có kim chỉ thị nhiệt độ. Nhiệt kế gồm có cơ cấu chỉ thị quay để ghi số đo, một
bộ phận cảm biến nhiệt, một ống mao dẫn nối bộ phận cảm ứng nhiệt với cơ cấu chỉ thị.
Bên trong ống mao dẫn là chất lỏng (dung dịch hữu cơ) được nén lại. Sự co giãn của chất
lỏng (trong ống mao dẫn) thay đổi theo nhiệt độ mà bộ phận cảm biến nhiệt nhận được,
sẽ tác động cơ cấu chỉ thị và các tiếp điểm. Các tiếp điểm sẽ đổi trạng thái "mở" thành
"đóng", "đóng" thành "mở" khi nhiệt độ cao hơn trị số đặt trước
II. Contactor
Contactor trong tủ điện điều khiển là một khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp
điểm, tạo liên lạc trong mạch điện bằng nút nhấn. Như vậy khi sử dụng Contactor ta có
thể điều khiển mạch điện từ xa có phụ tải với điện áp và dòng điện rất lớn cỡ 600A
1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

13


Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: Cơ cấu điện từ (nam châm điện), hệ thống
dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm chính và phụ).
* Nam châm điện:
Nam châm điện gồm có 4 thành phần:
- Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm.

- Lõi sắt (hay mạch từ) của nam châm gồm hai phần.
- Lò xo phản lực có tác dụng đẩy phần nắp di động trở về vị trí ban đầu .Hệ thống
dập hồ quang điện tủ điện điều khiển: Khi Contactor trong tủ điện chuyển mạch, hồ
quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy, mòn dần. Hệ thống tiếp điểm của
Contactor trong tủ điện điều khiển.
Nguyên lý hoạt động của contactor
Khi cấp nguồn trong tủ điện điều khiển bằng giá trị điện áp định mức của Contactor vào
hai đầu của cuộn dây quấn trên phần lõi từ cố định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di
động hình thành mạch từ kín (lực từ lớn hơn phản lực của lò xo), Contactor ở trạng thái
hoạt động. Lúc này nhờ vào bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp
điẻm làm cho tiếp điểm chính của Contactor trong tủ điện đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển
đổi trạng thái (thường đóng sẽ mở ra, thường hở sẽ đóng lại) và duy trì trạng thái này.
Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây thì Contactor ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm trở về
trạng thái ban đầu.
2. Cách đấu dây nối

14


III. Khởi động từ
Khởi động từ (KĐT) là một loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng
ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải
Khởi động từ có một Contactor (CTT) gọi là khởi động từ đơn thường để đóngngắt động cơ điện. Khởi động từ có hai contactor gọi là khởi động từ kép dùng để thay
đổi chiều quay của động cơ gọi là khởi động từ đảo chiều. Muốn bảo vệ ngắn mạch phải
15


lắp thêm cầu chì.
Khởi động từ được cấu tạo từ 02 khí cụ điện: Công tắc tơ xoay chiều và rơle nhiệt nên
kết cấu khởi động từ rất đa dạng và phong phú

1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

Khởi động từ được cấu tạo gồm cuộn dây hút, phần dẫn từ tính bằng vật liệu sắt từ,
nắp từ động, tiếp điểm chính.
Trước khi có dòng điều khiển: Khi chưa có lực từ tác động, lò xo kéo mở nắp từ 3,
tiếp điểm chính 4 mở

2. Các yêu cầu an toàn khi khởi động từ

Động cơ không đồng bộ ba pha làm việc liên tục hay không nhờ chủ yếu vào độ làm
việc tin cậy của khởi động từ
Khởi động từ muốn làm việc tin cậy cần thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật:
+Tiếp điểm phải có độ bền cao
+Khả năng đóng cắt của khởi động từ phải cao
+ Thao tác đóng cắt phải dứt khoát
+Tiêu thụ công suất ít
+ Bảo vệ tin cậy động cơ điện khỏi quá tải lâu dài.
+ Thỏa mãn các điều kiện khởi động động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có hệ số dòng
khởi động từ bằng từ 5 đến 7 lần dòng điện định mức.

16


IV. APTOMAT
APTOMAT là loại khí cụ điện dùng để tự động ngắt mạch điện, bảo vệ quá tải,
ngắn mạch, sụt áp v.v…Thường gọi là aptomat không khí vì hồ quang dập tắt trong
không khí. Aptomat là khí cụ điện làm việc ở chế độ dài hạn nghĩa là chỉ số dòng điện
chạy qua aptomat tùy ý. Aptomat ngắn mạch được trị số dòng điện lớn đến vài chục
Kiloampe.
1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc

a. Cấu tạo

Cơ cấu truyền động cắt aptomat gồm: cơ cấu đóng cắt và khâu truyền động trung
gian.
Truyền động đóng cắt aptomat có 2 cách: bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động cơ
điện). Điều khiển bằng tay (núm gạt): được thực hiện với các aptomat có dòng định mức
không lớn hơn 600A. Điều khiển bằng cơ điện : được sử dụng trong các aptomat có dòng
điện lớn hơn (đến 1000A).
b. Nguyên lý làm việc

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, aptomat được giữ ở trạng thái đóng
nhờ móc khớp với móc 3 cùng một cụm với nối tiếp điểm động.Bật aptomat ở trạng thái
ON , với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút.
Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn
lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng xuống làm bật nhả móc 3, móc 2
được thả tự do, lò xo 1 kéo tiếp điểm động ra khỏi tiếp điểm tĩnh, kết quả các tiếp điểm
của aptomat được mở ra, mạch bị ngắt điện.
c. MCCB của hãng Hager(Pháp)

17


V. Cầu dao
Cầu dao là khí cụ điện đóng cắt bằng tay, không thường xuyên các mạch điện có
nguồn điện áp cung cấp đến 440V điện một chiều và 660V xoay chiều.
Đa số các loại dao cắt được dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ. Với các
mạch điện có công suất trung bình và lớn, chúng chỉ được dùng để đóng cắt không tải.
Riêng với dao cắt phụ tải có thể đóng ngắt dòng điện định mức, kể cả khi quá tải
nhỏ. Loại này có thể chịu dòng ngắn mạch nhưng không có khả năng cắt ngắn mạch. Các
tiếp điểm của dao cắt thường làm bằng đồng đỏ. Khi đóng than dao chem. Vào má dao

nhờ lực đàn hồi của má dao ép vào than dao nên điện trở tiếp xúc bé. Với dòng điện định
mức lớn, để giảm điện trở tiếp xúc tiếp điểm tĩnh còn có them các lò xo tiếp điểm.
Trong quá trình ngắt, hồ quang xuất hiện giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, nó
18


được dập tắt nhờ sự kéo dài hồ quang bằng cơ khí và lực điện động hướng kính tác động
lên hồ quang.
Có thể phân loại theo:
Số than dao trên mỗi cầu có các loại: 1 cực, 2 cực, 3 cực và nhiều cực..
Theo cách đóng ngắt, dao cắt được chia làm 2 loại: đóng cắt trực tiếp và đóng cắt từ xa.
Theo điều kiện bảo vệ loại có hộp và không có hộp.
Theo khả năng cắt có loại cắt không tải và cắt có tải.
Theo yêu cầu sử dụng gồm có loại có cầu chì bảo vệ, loại không có cầu chì bảo vệ.
VI. Cầu chì
Cầu chì là một Khí Cụ Điện bảo vệ mạch điện khi có tải và ngắn mạch
Dây chảy: phần quan trọng nhất ,là nơi đứt ra khi có sự cố
+ Vật liệu : đồng ,bạc,kẽm và chì.

19


Chương III. TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ CẤP NGUỒN VÀ
ĐIỀU KHIỂN
I, Máy biến áp

1. Cấu tạo

Máy biến áp hay máy biến thế, gọi gọn là biến áp, là thiết bị điện thực hiện truyền đưa
năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ.

Cấu tạo: Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hay nhiều cuộn dây thứ
cấp liên kết qua trường điện từ. Khi đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp,
sẽ tạo ra trường điện từ. Theo định luật cảm ứng Faraday trường điện từ tạo ra dòng điện
cảm ứng ở các cuộn thứ cấp. Để đảm bảo sự truyền đưa năng lượng thì bố trí mạch dẫn từ
qua lõi cuộn dây. Vật liệu dẫn từ phụ thuộc tần số làm việc.
2. Nguyên lý làm việc

Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp, và 1 từ
trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp 1
hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ
cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên
lõi sắt.
Máy biến áp có thể chuyển đổi hiệu điện thế (điện áp) đúng với giá trị mong muốn, ví
dụ từ đường dây trung thế 10 kV sang mức hạ thế 220 V hay 400 V dùng trong sinh hoạt
20


dân cư. Tại các nhà máy phát điện, máy biến áp thường chuyển hiệu điện thế mức trung
thế từ máy phát điện (10 kV đến 50 kV) sang mức cao thế (110 kV đến 500 kV hay cao
hơn) trước khi truyền tải lên đường dây điện cao thế. Trong truyền tải điện năng với
khoảng cách xa, hiệu điện thế càng cao thì hao hụt càng ít.
Ngoài ra còn có các máy biến thế có công suất nhỏ hơn, máy biến áp (ổn áp) dùng để
ổn định điện áp trong nhà, hay các cục biến thế, cục sạc,... dùng cho các thiết bị điện với
hiệu điện thế nhỏ
II. Bộ biến đổi
1. Khái niệm

Bộ biến đổi điện tử công suất còn được gọi là bộ biến đổi tĩnh (static converter) để
phân biệt với các máy điện truyền thống (electric machine) biến đổi điện dựa trên nguyên
tắc biến đổi điện từ trường.

Nhiệm vụ của bộ biến đổi là xử lý và điều khiển dòng năng lượng điện bằng cách
cung cấp điện áp và dòng điện ở dạng thích hợp cho các tải. Tải sẽ quyết định các thông
số về điện áp, dòng điện, tần số, và số pha tại ngõ ra của bộ biến đổi. Thông thường, một
bộ điều khiển có hồi tiếp sẽ theo dõi ngõ ra của bộ biến đổi và cực tiểu hóa sai lệch giữa
giá trị thực của ngõ ra và giá trị mong muốn (hay giá trị đặt).
2. Các dạng của bộ biến đổi

Ta có thể phân loại các hệ thống biến đổi điện tử công suất dựa vào tín hiệu vào và
ra là xoay chiều hay một chiều:
Bộ chỉnh lưu (AC -> DC)
Bộ nghịch lưu (DC -> AC)
Bộ biến đổi điện xoay chiều (AC -> AC)
Bộ biến đổi điện một chiều (DC -> DC)
III. Biến tần
Biến tần là thiết bị biến đổi tần số dòng điện xoay chiều với nguyên lý làm việc
khá đơn giản.
1. Nguyên lý hoạt động

21


Nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều
bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ
vậy, hệ số công suất cosφ của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá
trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay
chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor
lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến
bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung
có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi
sắt động cơ.

2. Ứng dụng

Về ứng dụng biến tần với công suất điều khiển lớn được sử dụng hiệu quả trong các
trường hợp như:
- Điều khiển động cơ không đồng bộ công suất từ 15 đến trên 600kW với tốc độ
khác nhau
- Điều chỉnh lưu lượng của bơm, lưu lượng không khí ở quạt ly tâm, năng suất máy,
năng suất băng tải
- Ổn định lưu lượng, áp suất ở mức cố định trên hệ thống bơm nước, quạt gió, máy
nén khí ... cho dù nhu cầu sử dụng thay đổi
- Điều khiển quá trình khởi động và dừng chính xác động cơ trên hệ thống băng tải
- Biến tần công suất nhỏ từ 0,18- 14 kW có thể sử dụng để điều khiển những máy
công tác như: cưa gỗ, khuấy trộn, xao chè, nâng hạ ...
3. Một số biến tần thông dụng
Biến tần AC
Biến tần DC
Biến tần có thể thay đổi điện áp đầu vào.
22


Biến tần vector dòng biến đổi độ rộng xung
Biến tần nguồn điện đầu vào
Biến tần điều chỉnh độ rộng xung
IV. Biến tần Silcovert hãng Anlsador
Thông số kĩ thuật của biến tần Ansaldo Sistemi Industriali (ASI) :

SILCOVERT TN
Topology

3-level Neutral Point Clamped Voltage Source Inverter

Input section

Diode 12-pulse or 24-pulse or HV IGBT based 3L-NPC AFE

Input voltage

3300V

Efficiency

>98% at rated load for drives with diode rectifier, AFE – no data

Input power
quality

12-pulse IEEE 519 compliance – In/Isc ratio dependent, 24-pulse and AFE
meets IEEE 519; PF>0.96 at rated load for diode rectifier, >0.98 for active
front end

DC link section

common DC link capacitors

Output section

HV IGBT based 3-level NPC VSI

Output power

air cooled: 1170-4740kW (1568-6356HP); water cooled: 1390-12570kW
(1864-16856HP)

Output voltage

0-3300V

Output
frequency

normal: 5-70Hz; extended: 5-140Hz

Field weakening

no data

Switching
frequency

no data

Output
waveform

5-level line-to-line voltage waveform

Motor type

induction or synchronous

Overload

110% rated current for 1 min. every 10 minutes or 150% rated current for 1
min. every 10 minutes

Cooling

air-cooled or water-cooled

Control scheme

V/Hz, Sensorless Vector Control, FOC (with encoder)

Dynamic speed
error

no data

Steady-state

0.01% with encoder
23


SILCOVERT TN
speed error
Torque response
time

5ms

Torque accuracy

no data

Modulation
technique

hysteresis modulation

Special features

-

Hình dạng bên ngoài của biến tần :

24


Cấu tạo của biến tần

25