Đề cương bài giảng trang bị điện điện tử trong công nghiệp

Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Mục lục
Chương 1. Thiết bị đóng cắt, điều khiển và bảo vệ mạch điện ..................... 3
1.1. Cầu dao hạ áp ........................................................................................... 3
1.2. Áp tô mát .................................................................................................. 5
1.3. Công tắc tơ ............................................................................................. 12
1.4. Rơ le nhiệt .............................................................................................. 20
1.5. Rơ le điện từ ........................................................................................... 24
1.6. Rơ le thời gian ........................................................................................ 27
1.7. Rơ le tốc độ ............................................................................................ 37
1.8. Rơ le mức nƣớc ...................................................................................... 39
Chương 2. Tính chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ ......................................... 43
2.1. Tính dòng điện định mức của phụ tải. ................................................... 45
2.2. Tính chọn cầu chì ................................................................................... 47
2.3. Tính chọn Áp tô mát .............................................................................. 56
2.4. Tính chọn công tắc tơ và rơle nhiệt ....................................................... 62
Chương 3. Điều khiển, bảo vệ và khống chế động cơ điện .......................... 67
3.1. Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha bằng khởi động từ đơn .......... 67
3.2. Mở máy động cơ xoay chiều ba pha có thử nháp. ................................. 68
3.3. Điều khiển động cơ xoay chiều ba pha tại 2 vị trí: ................................ 70
3.4. Mạch điện mở máy động cơ theo cơ chế khóa ...................................... 71
3.5. Mạch điện mở máy động cơ theo cơ chế bắc cầu .................................. 72
3.6. Đảo chiều quay động cơ ba pha bằng khởi động từ kép ........................ 74
3.7. Đảo chiều quay động cơ một pha bằng khởi động từ kép ..................... 77
3.8. Mạch điện giới hạn hành trình không tự động đảo chiều ...................... 78
3.9. Mạch điện giới hạn hành trình có tự động đảo chiều ............................ 80
3.10. Tự động mở máy động cơ xoay chiều ba pha lồng sóc ....................... 81
3.11. Tự động mở máy động cơ xoay chiều ba pha rôto dây quấn ............... 86
BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

1


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

3.12. Hãm động cơ xoay chiều ba pha .......................................................... 87
3.12.1. Hãm động năng ............................................................................ 87
3.12.2. Hãm tái sinh.................................................................................. 92
3.12.3. Hãm ngƣợc ................................................................................... 93
3.13. Điều khiển động cơ rotor lồng sóc hai tốc độ ...................................... 96
3.13.1 Điều khiển động cơ rotor lồng sóc hai tốc độ kiểu Y/YY ............ 96
3.13.2. Điều khiển động cơ rôto lồng sóc hai tốc độ kiểu /YY. ............ 98
3.14. Bảo vệ động cơ ba pha khi mất pha ................................................... 100
Chương 4. Trang bị điện của máy cắt gọt kim loại .................................... 104
4.1. Trang bị điện của một số máy tiện ....................................................... 104
4.1.1. Trang bị điện máy tiện T616 ........................................................ 104
4.1.2. Trang bị điện máy tiện 1И611................................................... 107
4.1.3. Trang bị điện máy tiện T1-8A. ..................................................... 110
4.2. Trang bị điện của một số máy phay ..................................................... 112
4.2.1. Trang bị điện máy phay 6P81. ..................................................... 113
4.2.2. Trang bị điện máy phay 6P82 ...................................................... 115
4.3. Trang bị điện của nhóm máy khoan - doa ........................................... 120
4.3.1. Trang bị điện máy khoan đứng K125 ........................................... 122
4.3.2. Trang bị điện máy doa ngang 2A613. .......................................... 123
4.4. Trang bị điện của một số máy mài ....................................................... 126
4.4.1. Trang bị điện máy mài phẳng 3Б722 ........................................... 126

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

2

Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Chương 1. Thiết bị đóng cắt, điều khiển và bảo vệ mạch điện
1.1. Cầu dao hạ áp
a. Khái niệm chung
Cầu dao hạ áp là loại khí cụ điện dung để đóng, ngắt mạch điện bằng tay với tần số
đóng cắt thấp, điện áp lên tới 500v.
b. Phân loại
 Theo kết cấu ngƣời ta chia ra các loại sau:
-

Cầu dao 1 cực.

-

Cầu dao 2 cực.

-

Cầu dao 3 cực…
 Theo vật liệu đế cách điện ngƣời ta chia ra các loại sau:

-

Cấu dao đế sứ.
 Theo công dụng ngƣời ta chia ra 2 loại sau:

-

Cầu dao đóng cắt thông thƣờng: Thƣờng dùng đóng cắt phụ tải nhỏ .

-

Cầu dao cánh ly: Thƣờng dùng đóng cắt dòng không tải cho các phụ tải trung bình
và lớn.

c. Cấu tạo chung:
- Những cầu dao nhỏ
thƣờng có những kết cấu
đơn giả thƣờng dung để
đóng, ngắt mạch điện
công suất dòng điện cỡ
hàng chục ampe. (hình11)

Hình 1.1
Các cầu dao phức tạp nhƣ thƣờng dung để đóng ngắt mạch điện công suất tƣơng đối
lớn, dòng điện cỡ hang trăm ampe. Trong trƣờng hợp này khi ngắt mạch điện, dòng
ngắt mạch lớn nên hồ quang phát sinh lớn nên làm cho các phần tử tiếp điện mau
chóng bị mài mòn thậm chí hồ quang phát sinh lớn còn gây nguy hiểm cho ngƣời thợ
vận hành. Để khắc phục hiện tƣợng này, ngƣời ta có thể giảm dòng ngắt mạch và khi
đóng ngắt mạch phải thao tác một cách dứt khoát.(hình1-2)

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

3


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

1. Tiếp xúc tĩnh
2. Lƣỡi dao chính
3. Tay gạt
4. Lò so bật nhanh
5. Cầu chì
Hình 1-2
- Để giảm dòng ngắt mạch thì trƣớc khi
ngắt cầu dao ngƣời ta phải cắt điện các
phụ tải.Nhƣ vậy cầu dao này chỉ có
nhiệm vụ dóng ngắt dòng không tải, rất
thuận tiên cho quá trình sửa chữa mạch
điện và vì vậy nó còn gọi là cầu dao cách
ly.
- Để giúp cho việc ngắt mạch điên bằng cầu dao một cách nhanh chóng và rứt khoát
ngƣời ta bố chí lƣỡi dao phụ
+ Cấu tạo chính của cầu dao có lưỡi cắt phụ:
1: Giá đỡ
2: Đế cách điện
3: Tiếp xúc tĩnh – ngàm
4: Lƣỡi dao phụ
5: Tay gạt
6: Lƣỡi dao chính
7: Lò xo bật nhanh
Hình 1-3
Ngoài ra, ngƣời ta còn trang bị cho cầu dao hệ thống bảo vệ ngắn mạch. Với cầu
dao công suất nhỏ thƣờng trang bị các dây chảy bằng đồng hoặc chì. Còn cầu dao
công suất lớn thƣờng trang bị cầu chì ống, bên trong có chứa cáp và dây chảy. Lớp
cáp này có tác dụng tản nhiệt và chặn hồ quang, bảo vệ cho vỏ sứ khỏi bị nứt vỡ khi
có hiện tƣợng ngắn mạch.

d. Nguyên lý làm việc của cầu dao có lưỡi cắt phụ.
Khi đóng mạch điên ta kéo tay gạt (5) lên, lƣỡi dao phụ số (4) sẽ tiếp xúc với ngàm
(3) trƣớc, sau đó đến lƣợt lƣỡi dao chính 6.
Khi ngắt mạch điện ta kéo tay gạt (5) xuống, lƣỡi dao chính sẽ di chuyển khỏi ngàm
trƣớc, làm cho lò xo (7) bị kéo căng đồng thời lƣỡi dao phụ (4) sẽ di chuyển và tách
khỏi ngàm, nhƣng nhờ có lực căng của lò xo (7) nên lƣỡi dao phụ tách khỏi ngàm
một cách dứt khoát, mạch điên đƣợc cắt đột ngột, hạn chế đƣợc sự phát sinh hồ
quang.
BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

4


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

e. Thông số kỹ thuật và cách chọn cầu dao hạ áp:
Khi lựa chọn cầu dao hạ áp ta cần chú ý các thông số chính sau.
- Dòng điện định mức của cầu dao (A).
Dòng điện này không đƣợc nhỏ hơn dòng điện tính toán của phụ tải.
n

Iđm cd ≥ Itt =ksd.  I dmi
i 1

Để tiết kiệm ngƣời ta thƣờng chọn : Idm = (1.2 ÷1.5)Itt
- Điện áp làm việc của cầu dao(V).
Đây là điện áp cáhc điện an toàn giữa các bộ phận tiếp điện với đế cách điện của cầu
dao điện áp này phụ thuộc vào điện áp của lƣói điện mà cầu dao sử dụng.Về nguyên
tắc điện áp này không nhỏ hơn điện áp cực đại của lƣới điện.
Udm cd ≥ Unguồn

- Số cực (số lƣỡi dao chính).
+ Một số cầu dao thường gặp.

1.2. Áp tô mát
a. Khái niệm chung
Là loại khí cụ điện dùng để đóng, ngắt điện bằng tay nhƣng có thể tự động đóng
ngắt mạch điện khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch.
b. Phân loại
 Theo cơ cấu tác động:
-

Áp tô mát nhiệt: Tác động nhờ cơ cấu điện - nhiệt, nhƣ vậy thời gian tác động sẽ
chậm.Loại này thƣờng dung để bảo vệ quá tải .

-

Áp tô mát điện từ: Tác động nhờ cơ cấu điện - từ, nhƣ vậy thời gian tác động
nhanh. Loại này thƣờng dùng cho bảo vệ ngắn mạch.

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

5


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

-

Áp tô mát điệ từ - nhiệt.

 Theo kết cấu:
-

Áp tô mát một cực.

-

Áp tô mát hai cực.

-

Áp tô mát ba cực.

 Theo điện áp sử dụng:
-

Áp tô mát một pha (có 1 hoặc 2 cực).

-

Áp tô mát ba pha (có 3 cực).

 Theo công dụng:
-

Áp tô mát dòng cực đại.

-

Áp tô mát điện áp thấp.

-

Áp tô mát chống giật.

-

Áp tô mát đa năng.

+ Một số áp tô mát thường gặp:

c. Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
- Áp tô mát dòng cực đại và điện áp thấp.
Cấu tạo
Hình dáng và cấu tạo của một áp tô mát ba pha thông thƣờng hình (hình 2-1).Tuỳ
theo chức năng cụ thể mà áp tô mát có thể đầy đủ hoặc một số bộ phận chính sau:
-Hệ thống tiếp điểm và bộ phận dập hồ quang.
- Cơ cấu tác động nhiệt(cơ cấu ngắt mạch):Cơ cấu này có nhiệm ngắt mạch khi quá
tải , hoạt động dựa trên sự co dãn nhiệt của thanh lƣỡng kim – tƣơng tự nhƣ rơ le
nhiệt thông thƣờng.
- Cơ cấu tác động điện từ :Cơ cấu này gồm một nam châm địên (cuộn dây điện từ và
lõi thép)làm nhiệm vụ ngắt mạch khi có hiện tƣợng ngắn mạch - hoạt động tƣơng tự
nhƣ rơ le điện từ. Về nguyên tắc,khi có hiện tƣợng ngắn mạch thì cơ cấu điện từ sẽ
tác động trƣớc, vì vậy nếu một áp tô mát đƣợc trang bị cả hai cơ cấu trên thì dòng
điện tác động tức thời phải có giá trị lớn hơn nhiều dòng điện t/đ chậm.

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

6

Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Hình 2-2
1: Lò xo hồi vị

5: Cuộn hút nam châm bảo vệ ngắn mạch

2: Hệ thống tiếp điểm chính

7: Lẫy

3: Ngàm

8: Phần tử đốt nóng

4, 6: Đòn bẩy

9: Cuộn hút nam châm bảo vệ điện áp thấp

Hình 2-1
Nguyên lý làm việc
Khi đóng áp tô mát bằng tay thì các tiếp điểm (2)của áp tô mát đóng lại để cấp điện
cho phụ tải làm việc.
Khi mạch điện bị quá tải,dòng điện quá tải chạy qua phần tử đót nóng (8)lớn hơn
bình thƣờng .Nó sẽ đốt nóng thanh lƣỡng kimlàm cho thanh lƣỡng kim bị cong lên
tác động vào đòn bẩy số(4) và thắng đƣợc lực lò xo. Đòn bẩy (4) sẽ đập vào lẫy (7)

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

7


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

khi đó ngàm (3) sẽ mở ra và lò xo hồi vị (1) kéo hệ thống tiếp điểm chính (2) mở ra mạch điện bị cắt.
Thời gian mở tiếp điểm (2) phụ thuộc vào dòng điện quá tải, dòng điện càng lớn
thòi gian cắt càng nhanh.
Trƣờng hợp phụ tải bị ngắn mạch, dòng điện rất lớn đi qua cuộn dây (5) (tiết diện
dây lớn ít vòng) lập tức hút đòn bẩy (4) tác động làm cho ngàm (3) mở ra, lò xo (1)
kéo tiếp điểm (2) mở ra. Nhƣ vậy dòng điện bị cắt ngay tức thời nhờ lực điện từ của
cuộn dây (5).
Trƣờng hợp mất điện nguồn hoặc điện áp thấp thì lực hút của cuôn dây điện áp (9)
(dây nhỏ nhiều vòng ) sẽ không thắng đƣợc lực kéo của lò xo làm đòn bẩy (6) bật lên
tác động vào lẫy (7) mở ngàm (3) - tự động ngắt khi điện áp thấp hoặc khi mất điện.
Lưu ý : trên sơ đồ hình 2-2 làm minh hoạ cơ cấu tự ngắt của áp tô mát một pha. Các
cơ cấu tự ngắt của áp tô mát của các pha còn lại tương tự.
- Áp tô mát chống giật một pha
Cấu tạo

Hình 2-3
1:lò xo hồi vị

5:nam châm

2:ngàm

6:cuộn dây

3:lẫy

7:vành khuyên

4:lò xo

8:cuộn dây thứ cấp

Nguyên lý làm việc.
Khi không có dòng rò từ dây pha ta thấy trị số dòng điện tức thời chạy qua dây pha
và dây trung tính luôn bằng nhau (il=in ) luôn luôn ngƣợc chiều nhau. Tƣơng ứng, từ
thông số do hai dòng điện này sinh ra có cùng độ lớn và ngƣợc chiều nhau nên từ
thông tổng chạy trong lõi thép hình xuyến bị triệt tiêu.
T = L + N = 0

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

8


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Cuộn thứ cấp (8) sẽ không có điện áp cảm ứng cấp cho cuộn dây (6).Hệ thống giữ
nguyên trạng thái, phụ tải làm việc bình thƣờng.
Khi có ngƣời hoặc vật chạm vào dây pha sẽ xuất hiện dòng rò từ dây pha qua ngƣời
hoặc vất xuống đất, khi đó trị số dòng điện chạy qua lớn hơn dây trung tính và ngƣợc
chiều nhau.
IL= IR + IN
Tƣơng ứng từ thông do hai dòng điện này sinh ra có độ lớn và chiều khác nhau nên
từ thông tổng chạy trong lõi thép hình xuyến không triệt tiêu.
T = L+ N > 0

Cuộn thứ cấp( 8) có điện áp cảm ứng cấp cho cuộn dây( 6). Cuộn dây (6) sẽ hút lõi
thép (5) tác động vào lẫy (3) mở ngàm (3) mạch điện tự động cắt điện.
Tuy nhiên nếu có hiện tƣợng rò điện ở mạch điện phía trên áp tô mát thì dòng IL và
dòng IN vẫn luôn bằng nhau áp tô mát sẽ không tự ngắt.
Đối với áp tô mát chống giật dây trung tính của phụ tải phải đƣợc đấu vào cực dƣới
của áp tô mát. Còn nếu dây trung tính đƣợc đấu vào vị trí khác (cực phía trên hoặc
nối đất) thì áp tô mát sẽ ngắt ngay khi ta đóng mạch điện
Ngƣời ta có thể cuốn cuôn sơ cấp của lõi thép vài vòng để tăng độ nhặy cho áp tô
mát hoạt động hoặc dùng mạch điện tử. Hình 2.4 giới thiệu hình dáng và sơ đồ mạch
của áp tô mát chống giật một pha hiệu F 362 của mỹ sản xuất

Hình 2-4
Khi con ngƣời hoặc vật chạm vào dây pha, chỉ cần xuất hiện dòng rò rất nhỏ cỡ mA
từ dây pha qua ngƣời hoặc vật xuống đất làm xuất hiện trên cuộn thứ cấp một điện áp
cảm ứng điện áp này sẽ kích thích vào chân G của thyristor làm cho thy ris tor dẫn.
tuy thyristor dẫn dòng điện một chiều nhƣng nhờ cầu đi ốt D1 đến D4 mà chúng tạo
thành khoá điện xoay chiều cấp điện cho cuộn hút (6) làm việc cụ thể:
BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

9


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Bán kỳ dƣơng chạy từ L+ cuộn dây 6 D2SCRD3NBán kỳ âm dòng điện chạy từ N+ D4SCRD1cuộn dây 6LĐối với thyristor chỉ cần điện áp kích mở cỡ vài vôn là thyristor có thể dẫn khi đó
cuộn dây (6) có điện chạy qua và áp tô mát tự ngắt mạch. Nhƣ vậy nhờ mạch điện tử
mà độ nhạy của áp tô mát tăng lên rất nhiều.
Trong trƣờng hợp muốn cắt khẩn cấp, ta có thể ấn vào nút ấn thƣờng mở k để tạo ra
sự chênh lệch về trị số dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp, lập tức áp tô mát bị ngắt điện.
Trong mạch sử dụng thyristor mã hiệu BT1690 và điốt mã hiệu 1N4007.

- Áp tô mát chống giật ba pha.
Cấu tạo
1: lò xo hồi vị
2: Ngàm
3: Lẫy
4: Lò xo
5: Nam châm
6: Cuộn hút
7: Cuộn dây thứ cấp
8: Vành khuyên
Hình 2-5

Nguyên lý làm việc:
Kết cấu tƣơng tự áp tô mát chống giật một pha, chỉ khác là ba dây pha và dây trung
tình đều lồng qua lõi thép.
Nếu không có hiện tƣợng rò điện từ các dây pha thì dòng điện qua dây trung tính
cân bằng tổng dòng điện qua các dây pha nên từ thông qua các lõi thép bị triệt tiêu ,
cuộn thứ cấp không có điện áp – áp tô mát làm việc bình thƣờng.
Nếu có hiện tƣợng rò điện từ một trong các dây pha thì dòng điện qua dây trung
tính không cân bằng với tổng dòng điện qua các dây pha nên từ thông trong lõi thép
không bị triệt tiêu, cuộn thứ cấp có điện áp - cuộn hút (6) làm việc, áp tô mát tự ngắt.
Chú ý: khi chọn áp tô mát chống giật bạn phải chú ý đến một thông số rất quan
trọng đó là dòng rò (thường từ 30 đến 50 mA ). Khi lắp đặt hệ thống điện ở nơi có độ
ẩm cao dễ gây tai nạn điện giật như trong nhà tăm, trạm bơm nước… ban nên sử
dụng áp tô mát này.
d. Thông số kỹ thuật và cách lựa chọn áp tô mát.
Khi chọn áp tô mát ta cần chú ý các thông số kỹ thuật sau:
BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

10

Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

- Dòng điện định mức của áp tô mát I dm(A) đây là dòng điện cho phép áp tô mát làm
việc trong thời gian lâu dài mà không bị tác động không bị ngắt mạch. Dòng điện này
không nhỏ hơn dòng điện tính toán của phụ tải.
Idm > Itt
Để tiết kiệm ngƣời ta thƣờng lựa chọn
Itd = (1,1 - 1,2) Itt.
- Dòng điện bảo vệ ngắn mạch của ap tô mát Inm(A) đây là dòng điện nhỏ nhất (tác
động trong thời gian ngắn nhất) đủ để làm áp tô mát tự ngắt. chỉ có những áp tô mát
có kết cấu ngắt kiểu điện từ mới có thông số này. Đối với áp tô mát loại này khi chọn
để đóng ngắt động cơ thì dòng điên này không đƣợc chon nhỏ hơn dòng khởi động
động cơ.
Inm > Ikđ
- Dòng điện bảo vệ quá tải của áp tô mát. Dòng điên này có thể điều chỉnh đƣợc nhờ
các vít điều chỉnh dặt bên trong áp tô mát. Thông thƣờng nhà chế tạo đã chỉnh định
sẵn và gắn keo, trong một số trƣờng hợp ta có thể điều chỉnh lại theo giá trị sau.
Iqt = (1,1 – 1,2) Itt
- Điện áp làm việc của áp tô mát:( điện áp định mức của áp tô mát ) điện áp này đƣợc
chọn phụ thuộc vào điện áp của lƣỡi điện mà áp tô mát sử dụng. về nguyên tắc điện
áp này không nhỏ hơn điện áp cực đại của lƣới điện mà ap tô mát sử dụng.
- Số cực của áp tô mát loại một cực, hai cực hay ba cực.
Bảng sau đây sẽ giới thiệu các tính năng chủ yếu của áp tô mát ba pha do hãng
FURI - Nhật Bản sản xuất.
Mã hiệu

Kiểu

Và hình
dáng

Số
cực

Các cấp
điện định
(A)

dòng Điên
áp Kích thƣớc(mm)
mức cách ly (V)

AC
30AF

SA32B

2
3,5,10,15,20

50AF

690

a

b

c

d

50

130

60

80

250

SA33B

3

75

130

60

80

SA52B

2

50

130

60

80

SA53B

3

75

130

60

80

SA52R

2

50

130

60

80

75

130

60

80

5,10,15,20,30,

50AF

DC

250

40.50

15,20,30,40,50
SA53R

690

3

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

690

250

11


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

60AF

SA62B

2
60

60AF

130

60

80

250

SA62B

3

75

130

60

80

SA62R

2

50

130

60

80

60

100AF

690

50

690

250

SA63R

3

75

130

60

80

SA102BA

2

60

155

60

82

SA103BA

3

90

155

60

82

15,20,30,40,50,60 690
,75,100

250

1.3. Công tắc tơ
a. Khái niệm
Công tắc tơ là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện động lực,
bằng tay (thông qua bộ nút ấn) hoặc tự động. Công tắc tơ có thể dùng cho các mạch
động lực có điện áp lên tới 500V, dòng điện định mức đến 600A.
Trong mạch điện công nghiệp công tắc tơ thƣờng đƣợc dùng để đóng cắt động
cơ điện với tần số đóng cắt lớn, có thể lên tới 1800 lần trong một giờ. Công tắc tơ làm
việc với điện áp cho phép trong khoảng (±10† 20%Uđm).

Hình 1.1: Hình dáng, kết cấu của một số loại công tắc tơ thông thƣờng.
b. Phân loại
Theo số cực ngƣời ta chia thành các loại sau:
- Công tắc tơ 1 cực.
BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

12

Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

- Công tắc tơ 2 cực.
- Công tắc tơ 3 cực.
Theo điện áp làm việc:
- Công tắc tơ một chiều- DC.
- Công tắc tơ xoay chiều- AC.
Theo kết cấu:
- Công tắc tơ kiểu kín (thƣờng đƣợc dùng trong môi trƣờng có độ ẩm cao).
- Công tắc tơ kiểu hở.
Theo công dụng:
- Công tắc tơ đơn (sử dụng để điều khiển động cơ quay 1 chiều).
- Công tắc tơ kép.Loại này gồm 2 công tắc tơ gắn liền nhau và có liên động cơ khí
với nhau (chuyên dùng để điều khiển động cơ quay 2 chiều).
c. Cấu tạo và nguyên lý làm việc.
Cấu tạo

Hình 1-2
Công tắc tơ làm việc dựa trên nguyên tắc của nam châm điện (xem hình dáng
và cấu tạo trên hình 1-2), bao gồm các bộ phận chính sau:
- Lõi thép tĩnh thƣờng đƣợc gắn cố định với thân (vỏ) của công tắc tơ. Lõi thép
động có gắn các tiếp điểm động. Trên lõi thép động hoặc tĩnh thƣờng có gắn hai vòng
ngắn mạch bằng đồng thƣờng có tác dụng chống rung khi công tắc tơ làm việc với
điện áp xoay chiều.
- Cuộn dây điện từ (cuộn hút) có thể làm việc với điện áp xoay chiều hoặc 1 chiều.
- Lò xo hồi vị có nhiệm vụ đƣa lõi thép về vị trí ban đầu khi cuộn hút mất điện.
BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

13

Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Để bảo vệ động cơ ngƣời ta thƣờng lắp kèm công tắc tơ với rơ le nhiệt và đƣợc
gọi là “khởi động từ”. Đôi khi trên một số công tắc tơ còn có thể gắn đƣợc
cả khối rơle thời gian hoặc các khối tiếp điểm phụ và cách tháo lắp tƣơng đối phức
tạp. Xem hình 1-3

Hình 1-3
Nguyên lý làm việc
Khi cuộn hút của công tắc tơ chƣa đƣợc cấp điện, lò xo 5 đẩy lõi thép động số 4
tách xa khỏi lõi thép tĩnh. Các cặp tiếp điểm chính 1 và tiếp điểm phụ 3 ở trạng thái
mở, cặp tiếp điểm phụ 2 ở trạng thái đóng. Vì vậy tiếp điểm (1) và (3) gọi là tiếp
điểm thƣờng mở.
Khi cấp điện cho cuộn hút, trong cuộn hút sẽ có dòng điện chạy qua. Dòng điện
này sẽ sinh ra từ thông móc vòng qua cả hai lõi thép và khép kín mạch từ. Chiều và
trị số của từ thông sẽ biến thiên theo chiều và trị số của dòng điện sinh ra nó, nhƣng
xét tại một thời điểm nhất định thì từ thông đi qua bề mặt tiếp xúc của hai lõi thép là
cùng chiều nên sẽ tạo thành ở hai bề mặt này hai cực N-S trái dấu nhau (cực nào có
chiều từ thông đi vào là cực nam còn cực nào có chiều từ thông đi ra là cực bắc). Kết
quả là lõi thép động sẽ bị hút về phía lõi thép tĩnh, kéo theo tay đòn 2 làm cho các
tiếp điểm chinh 1 và tiếp điiểm phụ (3) đóng lại, tiếp điểm phụ (2) mở ra. Khi cắt
điện vào cuộn hút, lò xo hồi vị đẩy lõi thép động 4 về vị trí ban đầu.

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

14


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Hình 1-4
Hình 1-4 minh họa cực tính của bề mặt tiếp xúc giữa 2 lõi thép tại thời điểm dòng
điện chạy trong cuộn dây có chiều nhƣ hình vẽ.
Kết luận
- Khi cuộn hút đựợc cấp điện thì hai lõi thép biến thành “nam châm điện” và luôn
có xu thế hút nhau, không phụ thuộc vào chiều dòng điện chạy trong cuộn dây. Tức là
không phụ thuộc vào nguồn điện cấp cho cuộn dây là điện xoay chiều hay một chiều.
- Thông qua việc đóng cắt điện cho cuộn hút (dòng điện này thƣờng này thƣờng rất
nhỏ) mà ta có thể đóng cắt đƣợc các phụ tảit có thể tiêu thụ dòng rất lớn và có thể
điều khiển từ xa đƣợc.
- Nếu công tắc tơ dùng với dòng diện xoay chiều thì tại thời điểm dòng điện bằng
không, từ thông sinh ra sé bị triệt tiêu nên sé không có lực hút lõi động. Tức thời lò
xo sẽ đẩy lõi động về vị trí cũ gây ra hiện tuợng rung động. Để khắ phục nhƣợc điểm
này ngƣời ta thƣờng đặt vào bề mặt tiếp xúc một vòng ngắn mạch. Từ thông của vòng
ngắn mạch sẽ luôn lệch pha so với từ thông chính của cuộn dây sinh ra và nó sẽ giúp
cho hai lõi thép hút nhau ngay cả thời điểm dòng điện bằng không. Vì vậy vòng ngắn
mạch còn đƣợc gọi là vòng chống rung.
- Thông qua việc đóng cắt điện cho cuộn hút của công tắc tơ mà ta có thể đóng cắt
đƣợc hàng loạt các tiếp điểm có khả năng chịu đƣợc dòng điện lớn. Tức là ta có thể
dùng công tắc tơ để đóng cắt phụ tải ba pha thay cho cầu dao hoặc áp tô mát mà việc
đóng cắt rất nhẹ nhàng và đơn giản. Đây chính là ƣu điểm nổi bật của công tắc tơ.
d. Thông số kỹ thuật của công tắc tơ.
BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

15


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Khi chọn công tắc tơ cần chú ý các thông số kỹ thuật sau:
- Dòng điện định mức trên công tắc tơ (A). Đây là dòng điện lớn nhất cho phép công
tắc tơ làm việc trong thời gian lâu dài mà không bị hƣ hỏng. Đối với mỗi công tắc tơ
thì dòng điện này phụ thuộc vào điện áp làm việc của công tắc tơ (lƣu ý là điện áp
làm việc của tiếp điểm chứ không phải điện áp của cuộn hút). Về nguyên tắc khi chọn
công tắc tơ thì dòng điện định mức của công tắc tơ không đƣợc nhỏ hơn dòng điện
tính toán của phụ tải. Dòng điện này chủ yếu do tiếp điểm của công tắc tơ quyết định.
Để tiết kiệm ngƣời ta thƣờng chọn Iđm = (1,2†1,5).Itt
- Điện áp làm việc của công tắc tơ (V). Đây là điện áp cách điện an toàn giữa các bộ
phận tiếp điện với vỏ của công tắc tơ. Điện áp này không đƣợc chọn nhỏ hơn điện
áp cực đại của lƣới điện.
- Điện áp định mức của cuộn hút (V). Điện áp này đƣợc lựa chọn phải phù hợp với
điện áp của mạch điều khiển. Ví dụ: mạch diều khiển sử dụng điện áp 220V-AC thì
ta phải chọn công tắc tơ có điện áp định mức cuộn hút là 220V-AC…
- Tuổi thọ của công tắc tơ: đƣợc tính bằng số lần đóng cắt (tính trung bình) kể từ khi
dùng cho đến khi hỏng. Tuổi thọ đƣợc chia thành hai loại: Tuổi thọ về điện và tuổi
thọ cơ khí. Kinh nghiệm cho thấy tuổi thọ về điện thấp hơn tuổi thọ cơ khí.
- Tần số đóng cắt lớn nhất cho phép. Thƣờng đƣợc tính bằng số lần đóng (cắt) trong
một giờ.
- Môi trƣờng làm việc của công tắc tơ: Nếu môi trƣờng làm việc của công tắc tơ khô
ráo thì ta có thể lựa chọn công tắc tơ loại hở hoặc nửa hở. Còn nếu môi trƣờng làm
việc của công tắc tơ có độ ẩm cao (ví dụ trong trạm bơm nƣớc) thì ta phải lựa chọn
công tắc tơ loại kín để an toàn cho ngƣời vận hànhvà bảo vệ cho cuộn dây khỏi bị
ẩm ƣớt dẫn đến chạm chập.
- Số lƣợng các cặp tiếp điểm chính, phụ : tùy thuộc vào phụ tải (một pha hay ba
pha) và sự liên động của công tắc tơ với các thiết bị khác trong hệ thống.
- Trên sơ đồ nguyên lý các tiếp điểm và cuộn hút trên công tắc tơ thƣờng đƣợc kí
hiệu nhƣ sau:

K1

K2

K3

K4

K5

K

Ghi chú:
+ K là cuộn hút của công tắc tơ.
+ K1, K2, K3 là tiếp điểm thƣờng mở.
+ K4 , K5 là tiếp điểm thƣờng đóng.
Hiện nay trên thị trƣờng cũng nhƣ trong các nhà máy mới xây dựng xuất hiện khá
nhiều công tắc tơ do các hãng nổi tiếng trên thế giới sản xuất nhƣ: FUJI, SIEMEN,
BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

16


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

LG… Bảng 1-1 giới thiệu các tính năng chủ yếu của công tắc tơ do hãng FUJI- Nhật
Bản sản xuất.

Dòng điện làm
việc cho phép (A)
và công suất

(KW) tƣơng ứng
với cấp điện áp

Tuổi
thọ
Hệ
thống (×10000
tiếp
điểm lần)
phụ
(NOnormal open
NC-normal
Điệ Cơ
close)
n
khí

Tần số đóng cắt lớn nhất
(Lần/giờ)

Mã hiệu
và hình
dáng

Công suất và dòng điện
làm việc cho phép (A)
200400V
380440V
500550V
600660V

Dòng cực đại (A)

Bảng 1-1.

Rơ le
nhiệt
đi
kèm

SC-03
Pmax

2,
5

4

4

4
20

Icp

SC-0

11

7

5

5,
5

5,
5

5,
5

Icp

13

12

9

7

180
0

200

100
0

180

0

TRON/3

200

100
0

180
0

TRON/3

200

100
0

180
0

TR51N/3

200

100
0

180

0

TR51N/3

TRON/3

1NC

3,
5

5,
5

5,
5

5,
5

1NO
20

1NC

Pmax

1NO.NC
20

13

12

9

7

1NO or NC

4,
5

7,
5

7,
5

7,
5

1NO
25

Icp

SC-4-1

100

0

Pmax

Icp

SC-4-0

200

Pmax
3,
5

SC-05

9

1NO

Pmax

1NC
18

16

13

9

5,
5

11

11

7,
5

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

32

1NO

17


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Icp

22

17

22
SC-5-1

1NC
9

Pmax
5,
5

11

11

7,
5

1NO.1NC
32

Icp

22

22

17

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

9

200

100
0

180
0

TR51N/3

1NO or 2NC

18


SC-1N

Pmax

Dòng điện làm
việc cho phép (A)
và công suất
(KW) tƣơng ứng
với cấp điện áp

7,
5
Icp

15

15

11

Tuổi
thọ
Hệ
thống (×10000
tiếp
điểm lần)
phụ
(NOnormal open
NC-normal
Điệ Cơ
close)
n
khí

2NO&NC
50

30

24

Tần số đóng cắt lớn nhất
(Lần/giờ)

Mã hiệu

và hình
dáng

Công suất và dòng điện
làm việc cho phép (A)
200400V
380440V
500550V
600660V
Dòng cực đại (A)

Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

200

15

4NO&4NC

18, 18, 15
5
5

2NO&2NC

100
0

120
0

Rơ le
nhiệt
đi
kèm

TR2N/3

27
SC-2N

Pmax
11
Icp

39

19
37

SC-3N

60

200
4NO.4NC

100
0

120
0

29

Pmax
2NO.2NC
18,
30
5

37

30

200

500

100

500

100
Icp

SC-4N

TR3N/3

Pmax

65

22

65

60

38

40

37

37

4NO. 4NC

2NO.2NC
135

Icp

80

80

60

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

44

120
0

TR4N/3

120
0

TR6N/3

4NO.4NC

19


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

SC-5

Pmax

30

55

55

55
2NO.2NC
150

100

500

120
0

TR6N/3

Icp
105 105 85

64

4NO.4NC

1.4. Rơ le nhiệt
a. Khái niệm chung
Rơ le nhiệt là loại khí cụ điện tự động đóng ,cắt tiếp điểm nhờ sự co giãn vì nhiệt của
các thanh kim loại. Trong mạch điện công nghiệp nó thƣờng đƣợc dung để bảo vệ
quá tải cho các động cơ điện .Khi đó rơ le nhiệt đƣợc lắp kèm với công tắc tơ và gọi
là:”khởi động từ”.
b. Cấu tạo và kí hiệu
Cấu tạo:

Gồm các bộ phận chính sau:
- Thanh lƣỡng kim gồm hai lá kim loại có hệ số giãn nở vì nhiệt khác nhau đƣợc
gắn chặt và ép sát vào nhau.Thông thƣờng để bảo vệ phụ tải ba pha chỉ cần hai thanh
lƣỡng kim.
- Dây đốt nóng (phần tử đốt nóng) nhậ năng lƣợng trực tiếp từ sự co dãn của thanh
lƣỡng kim để đóng ngắt tiếp điểm .Hầu hết rơ le nhiệt dung trong điện công nghiệp
đều sử dụng cơ cấu này để cách ly về điện giữa tiếp điểm và thanh lƣỡng kim ,còn
một số loại rơ le nhiệt dùng trong các thiết bị gia dsụng thì không dung cơ cấu này
mà thanh lƣỡng kim thƣờng gắn trực tiếp với các tiếp điểm.
BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

20


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Kí hiệu:

a: Phần tử đốt nóng của rơ le nhiệt.
1. Hai phần tử
2. Ba phần tử

b: Các tiếp diểm cần mở của rơ le nhiệt
1.Trực tiếp
2.Gián tiếp

c. Nguyên lý làm việc.
Ta chỉ xét nguyên lý làm việc của rơ le nhiệt bảo vệ cho động cơ 3 pha (loại này
đƣợc gắn liền với công tắc tơ )nguyên lý hoạt động đƣợc minh hoạ trên hình 3-2.

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

21


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Ấn nút PB1cuộn hút của công tắc tơ đƣợc cấp điện .Khi đó tiếp điểm thƣờng mở K1
của công tắc tơ sẽ đóng lại cấp điện cho động cơ M hoạt động. Ở chế độ định mức
hoặc không tải của động cơ thì dòng điện qua độngc ơ không vƣợt quá dòng định
mức nên nhiệt lƣợng trên dây đốt nóng ở mức bình thƣờng và nhiệt độ trên thanh
lƣỡng kim(5)bình thƣờng .Thanh lƣỡng kim chua bị cong các tiếp điểm thƣờng đóng
(2) và thƣờng mở (3) của rơ le nhiệt chƣa tác động , động cơ vẫn hoạt động bình
thƣờng.
Khi động cơ M bị quá tải dòng điện qua động cơ vƣợt quá dòng định mức làm cho
nhiệt lƣợng trên dây đốt nóng (7) tăng lên, nhiệt độ trên thanh lƣỡng kimcũng tăng
cao .Do thanh lƣỡng kim đƣợc chế tạo từ (2) vật liệu có hệ số co giãn vì nhiệt khác
nhau ép sát vào nhau, lá kim loại bên phải của thanh lƣỡng kim có hệ số giãn nở vì
nhiệt cao hơn nên làm thanh lƣỡng kim cong lên về bên trái .Khi đó thanh lƣỡng kim
sẽ tác động vào cần gạt (8) làm cần gạt (8) dịch chuyển sang trái tác động vào đòn
bẩy (1) mở tiếp điểm thƣờng đóng (2) ngắt mạch điện điều khiển, cuộn hút của công
tắc tơ bị ngắt điện . Đồng thời bên mạch động lực tiếp điểm K1 mở ra ngừng cấp điện
cho động cơ bảo vệ an toàn cho động cơ.
Chú ý: Muốn điều chỉnh tiếp điểm đóng cắt ở các mức độ quá tải khác nhau ta điều
chỉnh vít (4) để tăng hay giảm lực căng của lò xo ép vào đòn bẩy (1) .
d. Thông số kỹ thuật và cách lựa chọn rơ le nhiệt.
Khi sử dụng rơ le nhiệt trong mạch điện ta cần chú ý tới các thông số sau:
- Dòng điện định mức (Idm): Đây là dòng điện lớn nhất mà rơ le nhiệt có thể làm việc
đƣợc trong thời gian lâu dài(A).

- Dòng tác động (dòng ngắt mạch)là dòng điện lớn nhất trƣớc khi rơ le tác động để
các tiếp điểm chuyển trạng thái (tiếp điểm đang đóng sẽ chuyển trạng thái ngắt hoặc
ngƣợc lại).
Để bảo vệ động cơ điện thì dòng tác động đƣợc điều chỉnh nhƣ sau:
Idc = (1,1 – 1,2)Idm
Thông thƣờng với dòng điều chỉnh nhƣ trên, ơ nhiệt độ môi trƣờng là 25oC khi dòng
quá tải tăng 20%,rơ le nhiệt sẽ tác động làm ngắt mạch trong khoảng 20 phút.Nếu
nhiệt độ môi trƣờng cao hơn thì thời gian tác động sớm hơn.

Kiểu

Dải điều chỉnh(A)

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

Kiểu

Dải điều chỉnh(A)

22


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

0,1 - 0,15
0,15 - 0,24

85 - 125

0,24 - 0,36

110 - 160

0,36 - 0,54

125 - 185

0,48 - 0,72

160 - 240

0,64 - 0,96
0,8 - 1,2
TR- ON/3

0,95 - 1,45

TR - 10N/3

1,4 - 2,2
2,8 - 4,2
4-6
5-8
6-9
7 - 11
0,1 - 0,15
0,15 - 0,24

85 - 125

0,24 - 0,36

110 - 160

0,36 - 0,54

125 - 185

0,48 - 0,72

160 - 240

0,64 - 0,96
0,8 - 1,2
TR- ON/3

0,95 - 1,45

TR - 11N/3

1,4 - 2,2
2,8 - 4,2
4-6
5-8
6-9
7 - 11
9 - 13

Kiểu

Dải điều chỉnh(A)

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

Kiểu

Dải điều chỉnh(A)

23


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

0,1 - 0,15
0,15 - 0,24

160 - 240

0,24 - 0,36

200 - 300

0,36 - 0,54

240 - 360

0,48 - 0,72

300 - 450

0,64 - 0,96
0,8 - 1,2
TR- ON/3

0,95 - 1,45

TR - 12N/3

1,4 - 2,2
2,8 - 4,2
4-6
5-8
6-9
7 - 11
9 - 13
0,1 - 0,15
0,15 - 0,24

240 - 360

0,24 - 0,36

300 - 450

0,36 - 0,54

400 - 600

0,48 - 0,72
0,64 - 0,96

0,8 - 1,2
TR- 5-1N/3

0,95 - 1,45

TR - 14N/3

1,4 - 2,2
2,8 - 4,2
4-6
5-8
6-9
7 - 11
9 - 13
12 - 18

1.5. Rơ le điện từ
a. Khái niệm chung
BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

24


Trang bị điện - điện tử trong công nghiệp

Rơ le điện từ hoạt động dựa trên nguyên tắc của nam châm điện, thƣờng dùng để
đóng cắt mạch điện có công suất nhỏ, tần số đóng cắt lớn. Tín hiệu điều khiển có thể
là dòng điện hoặc điện áp.
Nếu tín hiệu điều khiển sự họat động của rơ le là điện áp (tức là cuộn hút đƣợc đấu
song song với nguồn điện) thì rơ le điện từ đó đƣợc gọi là rơle điện áp. Khi đó cuộn

hút thƣờng có số vòng dây lớn, tiết diện dây nhỏ- điện trở thuần của cuộn dây lớn.
Loại này đƣợc dùng nhiều trong mạch điện công nghiệp.
Ngƣợc lại, nếu tín hiệu điều khiển hoạt động của rơ le là dòng điện (tức là cuộn hút
đƣợc đấu nối tiếp với phụ tải) thì rơ le điện từ đó đƣợc gọi là rơle dòng điện. Khi đó
cuộn hút thƣờng có số vòng dây ít, tiết diện dây lớn- điện trở thuần của cuộn dây nhỏ.
Trong mạch điện công nghiệp rơle điện từ thƣờng không đóng, cắt trực tiếp mạch
động lực mà nó chỉ tác động gián tiếp vào mạch động lực thông qua mạch điều khiển,
vì vậy nó còn có một tên gọi nữa là rơ le trung gian.
b. Cấu tạo và nguyên lý làm việc.
Cấu tạo
Xem hình 2-1_Bao gồm các bộ phận chính sau:
- Lõi thép tĩnh thƣờng đƣợc gắn cố định với thân (vỏ) của rơle điện từ. Với rơle
điện từ cỡ nhỏ thì lõi thép tĩnh thƣờng là một khối thép hình trụ tròn lòng qua cuộn
dây.
- Lá thép động có gắn các tiếp điểm động. Ở trạng thái cuộn hút chƣa có điện lá
thép động đƣợc tách xa khỏi lõi thép tĩnh nhờ lò xo hồi vị.
- Cuộn dây điện từ (cuộn hút) đƣợc lồng vào lõi thép tĩnh có thể làm việc với dòng
điện một chiều hoặc xoay chiều.

Hình 2-1
Nguyên lý làm việc

BM Công nghệ cơ điện lạnh & ĐHKK

25