THIẾT KẾ CHẾ TẠO TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN CỦA LÒ ĐỐT BỆNH PHẨM

THIẾT KẾ CHẾ TẠO TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN CỦA LÒ ĐỐT BỆNH
PHẨM

Tác giả

PHAN HỮU PHÚC

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Cơ điện tử

Giáo viên hướng dẫn :
Kỹ sư : Lê Tấn Đức
Ts. Nguyễn Văn Hùng

Tháng 7 năm 2010

-1-


CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cám ơn:
Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm TPHCM.
Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí – Công nghệ cùng quí thầy cô đã tận tình dạy dỗ
và truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức quí báu trong suốt thời gian học
tập tại trường.
Đặc biệt anh Lê Tấn Đức, thầy Nguyễn Văn Hùng Khoa Cơ khí – Công nghệ
Trường Đại học Nông Lâm TPHCM, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ,
động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện
luận văn này.
Tập thể sinh viên lớp DH06CD đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập
và thực hiện luận văn này .

-2-


TÓM TẮT
Đề tài : “Thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển của lò đốt bệnh phẩm” được tiến
hành tại “CHI CỤC THÚ Y TỈNH BÀ RỊA” trong thời gian từ 1/4 đến 21/7.
Các kết quả thu được:
+ Thiết kế được mạch điện điều khiển cho hệ thống lò đốt điều khiển 2 béc gaz
(công suất 200W), quạt hút (công suất 5HP), quạt cấp gió phụ cho buồng đốt (công
suất 1HP), bơm nước (công suất 1HP).
+ Tính toán lựa chọn các khí cụ điện sử dụng trong quá trình thiết kế tủ điện.
+ Chế tạo tủ điện điều khiển cho lò đốt bệnh phẩm.

-3-


MUC LỤC
Trang tựa

i

Cảm tạ

ii

Tóm tắt

iii

Mục lục
ix
Danh sách các hình
xi
Danh sách các bảng
xi
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 2 . TỔNG QUAN

4

2.1 Đối tượng nghiên cứu
4
2.2 Mô tả kiểu lò đốt
4
2.2.1 Đặc điểm kỹ thuật của lò đốt
5
2.2.2 Một số thông số kỹ thuật của lò đốt
5
2.2.3 Nguyên tắc sử dụng
5
2.2.4 Thiết bị lọc
5
2.2.5 Chức năng bộ phận lọc
5
2.3 Tổng quan về các khí cụ điện ứng dụng trong tủ điện thiết kế tủ điện
6

2.3.1 Tìm hiểu đặc tính của khí cụ điện

6
-4-


2.3.2 Phân loại, các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện
6
2.3.2.1 Phân loại
6
2.3.3 Khí cụ điện đóng, ngắt bảo vệ mạch điện
6
2.3.2.2 Các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện
6
2.3.3.1 Cầu dao tự động
6
2.3.3.1.1 Khái niệm

6

2.3.3.1.2 Nguyên lý hoạt động
7
2.3.3.1.2.1 Sơ đồ nguyên lý cibi dòng cực đại
8
2.3.3.1.2.2 Sơ đồ nguyên lý điện áp thấp
8
2.3.3.2 Công tắc tơ

8

2.3.3.2.1 Cấu tạo
8
2.3.3.2.2 Hệ thống mạch từ
8
2.3.3.2.3 Hệ thống tiếp điểm của Contactor

9

2.3.3.2.4 Hệ thống dập hồ quang điện
9
2.3.3.2.4.1 Nguyên lý làm việc

10

2.3.3.2.5 Các thông số cơ bản của công tắc tơ

10

2.3.3.2.5.1 Điện áp định mức
10
2.3.3.2.5.2 Dòng điện định mức
-5-


10
2.3.3.2.5.3 Khả năng cắt và khả năng đóng
11
2.3.3.2.5.4 Tuổi thọ của Contactor
11
2.3.3.2.5.5 Tần số thao tác

11
2.3.3.2.5.6 Tính ổn định lực điện động
11
2.3.3.2.5.7 Tính ổn định nhiệt
11
2.3.3.3 Rơle nhiệt (Over Load OL)
11
2.3.3.3.1 Khái niệm và cấu tạo
11
2.3.3.3.2 Nguyên lý hoạt động
12
2.3.3.3.3 Chọn lựa Rơle nhiệt
12
2.3.3.3 Công tắc
13
2.3.3.3.1 Khái quát và công dụng
13
2.3.3.3.2 Phân loại và cấu tạo
13
2.3.3.3.3 Các thông số định mức của công tắc
13
2.3.3.4 Nút nhấn
13
2.3.3.4.1 Khái quát và công dụng
13
-6-


2.3.3.4.2 Phân loại và cấu tạo
13

a Cấu tạo
13
b Phân loại

13

2.4 Nâng cấp cải tiến hệ thống lò dùng PLC và biến tần để điều khiển hệ thống

14

2.4.1 Sơ lược về PLC

14

2.4.2 Giới thiệu về CPU 222

15

2.4.3 Giới thiệu về module analog EM235 của PLC S7 200

16

2.4.4 Ví dụ kết nối PLC

17

2.4.4.1 Sơ đồ kết nối
17
CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
19

3.1 Nội dung nghiên cứu
19
3.2 Phương pháp nghiên cứu
19
3.2.1 Phương pháp điều tra thu thập thông tin
19
3.2.2 Phương pháp thiết kế, lựa chọn sơ đồ công nghệ
19
3.3 Cảm biến nhiệt độ
19
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
21
4.1 Khảo sát lò đốt
21
a. Nguyên lý hoạt động của lò nhiệt
21

-7-


b. Trình tự hoạt động của lò đốt bệnh phẩm
22
c. Sự cố xảy ra khi vận hành sai nguyên tắc
22
4.2 Kết quả tính toán, thiết kế và chế tạo tủ điện điều khiển
24
4.2.1 Những phần tử cần điều khiển để vận hành lò nhiệt
24
4.3 Tìm hiểu xây dựng hệ thống đường ống dẫn gaz
27

a. Sơ đồ bố trí đường ống dẫn ga
27
b. Sơ đồ hình chiếu bằng đường ống dẫn ga
28
4.4 Tính toán, thiết kế hệ thống các thiết bị điện để điều khiển hệ thống quạt, bơm
nước, becgaz
4.4.1 Tính toán hệ thống điện
28
a. Tính dây cho quạt hút 5HP, 380VAC, 3pha
28
b. Tính toán quạt thổi cấp gió phụ cho lò nhiệt, P=1HP, 380VAC, 3pha
29
c. Tính toán chọn dây dẫn cho bơm nước 1HP, 380VAC, 3pha
29
d. Tính chọn dây dẫn cho becga P=200W
30
4.4.2 Tính toán chọn CB, công tắc tơ, và bộ bảo vệ quá tải cho hệ thống tủ điện
31
a. Tính toán chọn CB tổng 3 pha
31

-8-


b. Tính toán chọn công tắc tơ cho quạt hút 5HP
31
c. Tính chọn công tắc tơ cho quạt 1HP
32
d. Tính chọn công tắc tơ cho bơm nước 1HP, 380VAC, 3pha
32

e. Tính chọn công tắc tơ cho becgaz (P=200W, 220V,1pha)
32
f. Tính chọn rơle nhiệt cho quạt 5HP, 380VAC, 3pha
32
g. Tính chọn rơle nhiệt cho quạt 1HP, 380VAC, 3pha
32
h. Tính chọn rơle nhiệt cho bơm nước 1HP, 380VAC, 3pha
32
4.4.3 Cách đấu dây cho động cơ 3 pha
32
a. Đấu dậy cho quạt 5HP, 380VAC, 3pha
32
4.4.4 Tính toán tụ điện, đấu quạt 3 pha, 380V (5 HP) thành quạt 1 pha
34
a. Nguyên lý
34
b. Tính toán tụ dầu và tụ hóa mắc trong mạch
35
c. Tính toán tụ điện cho quạt 2, 380V, (2HP)
35
4.5 Các khí cụ điện và các loại nút nhấn được bố trí lắp đặt trong tủ điện
37
4.6 Thiết kế sơ đồ mạch điện cho tủ điện đúng như trình tự hoạt động của lò nhiệt
38

-9-


4.6.1 Sơ đồ mạch động lực điều khiển hệ thống
38

4.6.2 Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống lò nhiệt
39
4.6.3 Nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển hệ thống lò nhiệt
40
4.6.4 Gia công lắp ráp và đi dây điện bỏ đúng trên đôminô
41
a. Yêu cầu kỹ thuật
41
4.7 Quan sát và cách mắc dây vào trong tủ điện
42
4.7.1 Sơ dồ bố trí thiết bị điện trong tủ điện
42
4.7.2 Sơ đồ mặt tủ chính
44
4.7.3 Kích thước của tủ điện
44
4.7.4 Thực hành mắc các thiết bị điện vào trong tủ điện
45
a. Lắp cầu dao tự động (CB) 3 pha
45
b. Mắc khởi động từ
45
c. Mắc dây cho bộ điều nhiệt
46
4.8 Sơ đồ khối vận hành lò nhiệt
47
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
50

-10-

5.1 Kết luận
50
5.2 Kiến nghị
51
TÀI LIỆU THAM KHẢO
52
PHỤC LỤC
53
1. Tìm hiểu về Module analog EM235 của PLC S7 200
53
2. Đặc tính momen của động cơ 3 pha khi vận hành với 2 tụ
54
3. Đề xuất phương án điều khiển hệ thống lò nhiệt bằng PLC
55
a. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống PLC kết nối với biến tần điều khiển bằng phương
pháp PID
55

-11-


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 Cấu tạo lò đốt tiêu hủy bệnh phẩm
5
Hình 2.2: Sơ đồ CB dòng điện cực đại
7
Hình 2.3: Sơ đồ CB điện áp thấp
8

Hình 2.4: Trạng thái nam châm chưa hút
9
Hình 2.5: Sơ đồ đấu nối công tắc tơ
10
Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo của rơle nhiệt
12
Hình 2.7: Ký hiệu tiếp điểm của rơle nhiệt
12
Hình 2.8: Hệ thống tiếp điểm
14
Hình 2.9: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển dùng PLC
15
Hình 2.10: CPU và một Module
16
Hình 2.11: Sơ đồ khối các ngõ vào của EM235
17
Hình 2.12: Sơ đồ kết nối hệ thống PLC và biến tần
17
Hình 2.13: Sơ đồ kết nối PLC điều khiển nhiệt độ
18
Hình 3.1: Cảm biến nhiệt độ thermocouple
20
-12-


Hình 4.1: Hệ thống tủ điện điều khiển khi vận hành lò đốt.
23
Hình 4.2: Bệnh phẩm được đốt ở giai đoạn thứ nhất
23
Hình 4.3: Bệnh phẩm cháy hoàn toàn sau giai đoạn thứ hai

24
Hình 4.4: Quạt hút làm mát (5 HP) và khử mùi của hệ thống lò
25
Hình 4.5: Quạt thổi cấp gió phụ (1HP) cho buồng đốt 2 của lò nhiệt
26
Hình 4.6: Becgaz cấp nhiệt cho buồng đốt .
26
Hình 4.7: Sơ đồ cấu tạo đi đường ống nước cấp cho bồn lọc .
27
Hình 4.8: Sơ đồ bố trí đường ống dẫn gaz .
27
Hình 4.9: Sơ đồ hình chiếu bằng bố trí đường ống dẫn gaz
28
Hình 4.10: Sơ đồ đi dây điện của hệ thống quạt
29
Hình 4.11: Sơ đồ đi dây điện cho cả hệ thống lò
31
Hình 4.12: Sơ đồ động cơ 3 pha đấu sao
33
Hình 4.13: Động cơ không động bộ 3 pha đấu sao
33
Hình 4.14: Sơ đồ mắc dây biến đổi quạt 3 pha thành quạt 1 pha
34
Hình 4.15: Sơ đồ đấu dây động cơ 3 pha thành 1 pha
36

-13-


Hình 4.16: Hình vẽ 3D động cơ 3 pha có đấu thêm tụ dầu và tụ khởi động

36
Hình 4.17: Sơ đồ mạch động lực điều khiển hệ thống lò nhiệt
38
Hình 4.18: Sơ đồ mạch nguyên lý điều khiển hệ thống lò nhiệt .
39
Hình 4.19: Sơ đồ đi dây điện trên đôminô
42
Hình 4.20: Sơ đồ bố trí thiết bị điện trong tủ
42
Hình 4.21: Sơ đồ bố trí thiết bị điện trong tủ
43
Hình 4.22: Sơ đồ bố trí thiết bị điện trong tủ
43
Hình 4.23: Sơ đồ mặc tủ điện chính
44
Hình 4.24: Kích thước của tủ điện .
44
Hình 4.25: CB (30A) mắc trong tủ điện của hãng MITSUBISHI
45
Hình 4.26: Sơ đồ cấu tạo của khởi động từ
46
Hình 4.27: Sơ đồ khối vận hành lò nhiệt
47
Hình 4.28: Mô hình toàn bộ hệ thống lò nhiệt
48
Hình 1: Sơ đồ kết nối PLC điều khiển nhiệt độ
55
Hình 2: Sơ đồ cấu tạo biến tần đấu vào quạt 3 pha

55

Hình 3: Đồ thị mô tả nhiệt độ trong lò khi điều khiển PID

56

-14-


-15-


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 4.1 : Công suất của các phần tử điều khiển lò nhiệt
24
Bảng 5.1. Kết quả điều khiển PID ta được số liệu điều khiển như sau
56

-16-


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Ngành chăn nuôi đã gắn bó trong đời sống người dân ta từ rất lâu. Ngay từ xa
xưa con người đã biết bắt động vật trong rừng về nuôi để lấy trứng và thịt về làm thực
phẩm. Ngày nay do nhu cầu về thực phẩm ngày càng cao cho nên ngành chăn nuôi đã
không ngừng phát triển với quy mô lớn.
Trong những năm gần đây ngành chăn nuôi đã gặp rất nhiều khó khăn . Dịch
bệnh trên vật nuôi không ngừng tiếp diễn từ nơi này đến nơi khác và đã là nỗi lo chung
của toàn cầu.Virut H5N1 đã gây chết hàng loạt gia cầm, làm ảnh hưởng trực tiếp đến

tình trạng sức khỏe con người, thực phẩm và cả nền kinh tế .
Từ những năm 1995 đến nay, cứ cách 1 năm lại có dịch bệnh và cần quan tâm
đó là dịch lở mồm long móng (năm 1999 đã có đại dịch). Điều đáng lưu ý là trong
những năm qua chúng ta tốn bạc tỷ cho việc chống dịch nhưng lại chưa quan tâm cho
việc đốt những bệnh phẩm nguy hiểm. Hiện nay bệnh lở mồm long móng và bệnh cúm
gia cầm vẫn là mối lo tìm ẩn trong cả nước. Điều mà rất lo ngại là còn nhiều hộ dân
không tuân thủ theo quy định. Việc chon súc vật chỉ là hình thức còn thực tế họ đã kín
đáo đem bán ra thị trường. Do vậy, mầm bệnh không ngừng tiếp diễn và còn nguy hại
hơn là nó có khả năng lây sang người làm dẫn đến chết người .
Mới dây ccác nhà khoa học Mỹ và Nhật đã tuyên bố đã tìm ra việc virus H5N1
chủ yếu lây qua đường hô hấp.Thông thường virus cúm “đóng đôi” ở các tế bào thuộc
các bộ phận phía bên trên đường hô hấp của con người như: xoang mũi, cổ họng, khí
quản và phế quản và tồn tại trên những tế bào phía sau trong phổi. Do đó hiện tượng
nạn nhân phần lớn bị cúm gia cầm là ở trẻ em, bởi con đường virus xâm nhập cơ thể từ
bộ phận hô hấp xuống phổi của trẻ em ngắn hơn người lớn, và mới đây trong ngày
12/1 Thổ Nhĩ Kỳ đã xác nhận có gia cầm nhiễm cúm ở 11 tĩnh thành, 15 người có kết
quả dương tính, trong đó có 3 ca đã tử vong, và trên 12 ca bị nghi nhiễm. Trong nước,
hiện nay chính phủ ta cũng kịp thời giúp đỡ các hộ chăn nuôi khi dịch cúm xảy ra,
nhưng vần đề giải quyết ở đây là không những tiêm phòng bệnh cho đàn gia cầm, mà

-17-


phải xử lý xác những con vật bị nhiễm bệnh sao cho không gây hại đến đàn gia cầm và
con người .
Theo nghiên cứu cách tốt nhất để tránh được sự lây nhiễm là tiêu hủy đồng thời
đảm bảo ở nhiệt độ đủ cao để làm chất hoàn toàn vi trùng gây bệnh và cũng đồng thời
bảo vệ môi trường không bị ô nhiễm .
Phương pháp tiêu hủy này phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện lò đốt . Vì thế để
chủ động làm chết virus cúm gia cầm bên chạnh lợi dụng nhiệt độ để tiêu đốt bệnh

phẩm , thì hiện nay một số lò thiêu đã được nghiên cứu đã được sử dụng trong nước
cũng như ngoài nước đã khắc phục được những nhược điểm đốt . Hiện tại ở Bà Rịa
Vùng tàu có khoảng 297.000 trâu bò, 190.000 heo và hơn 2 triệu gia cầm .
Xuất phát từ nhu cầu có tính thực tế cấp bách nói trên, kết hợp với kiến thức
học tập ở trường và được sự đồng ý của Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí Công Nghệ
Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM dưới sự hướng dẫn của kỹ sư Lê Tấn Đức chúng
tôi tiến hành thức hiện đề tài “Nghiên cứu – xây dựng quy trình thiết kế hệ thống tủ
điện điều khiển lò đốt tiêu hủy bệnh phẩm “với mong muốn có thể giảm khả năng lây
dịch bệnh sang người và đóng góp phần nào cho công tác phòng chống dịch bệnh trên
gia cầm.
Bên cạnh đó, việc an toàn điện cho người khi vận hành lò nhiệt để không gây ra
nguy hiểm điện giật hay khi chập mạch điện gây ra cháy nổ cả hệ thống, làm tổn hao
về mặt vật chất.Như vậy để đáp ứng được tính công nghệ và an toàn thì người ta đã
thiết kế một hệ thống tủ điện điều khiển để quản lý toàn bộ hệ thống điện, tủ điện là
một hệ thống rất quan trọng để điều khiển cấp điện để vận hành lò nhiệt hoạt động liên
tục. Tủ điện điều khiển này có chức năng như sau:
Tủ điện là nơi tập trung điện, tạo thuận lợi cho sự điều khiển, kiểm soát và bảo
vệ an toàn điện cho đường dây, thiết bị điện, và người sử dụng.

-18-


1.2 Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, đặc tính của lò đốt tiêu hủy bệnh phẩm .
- Xây dựng hệ thống tủ điện để điều khiển tự động hệ thống lò nhiệt .
+ Tính toán thiết kế đường dây điện đi tới quạt, bơm nước, béc gaz .
+ Tìm hiểu bố trí đường ống dẫn gaz tới buồng đốt của lò, bố trí hệ thống đường
ống nước để cấp nước liên tục cho bồn lọc .
+ Tính toán thiết kế CB, công tắc tơ, rơ le nhiệt để điều khiển quạt, bơm nước,
becgaz đốt .

+ Tính toán tụ điện để đấu quạt 3 pha thành quạt 1 pha .
1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu một hệ thống lò tiêu hủy bệnh phẩm nhằm đáp ứng yêu cầu:
- Làm giảm khả năng lây dịch bệnh.
- Đáp ứng công nghệ hiện đại, giá thành thấp.
- Đáp ứng yêu cầu về chất thải không gây ô nhiễm môi trường.

-19-


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thiết kế, tính toán những phần tử điện cần để
điều khiển cho lò đốt vận hành đốt cháy toàn bộ bệnh phẩm trong buồng đốt.
2.2 Mô tả kiểu lò đốt
2.2.1 Đặc điểm kỹ thuật của lò đốt
Lò đốt bệnh phẩm, rác thú y hoạt động theo nguyên lý đốt ở nhiệt độ cao. Đầu
tiên là đốt bệnh phẩm, rác thú y, toàn bộ khí đốt cho qua buồng đốt thứ 2 ở nhiệt độ
10500c ( khí thải ra có xử lý theo công nghệ đốt ở nhiệt độ cao nên cháy hoàn toàn).
Khí thải ra được khử mùi và khi thoát ra môi trường bên ngoài có nhiệt độ < 2000c.
Phần cách nhiệt toàn thân lò được cấu tạo bằng vật liệu chịu lửa SAMOT là hỗn
hợp chịu nhiệt đặc biệt.
Béc gaz của Nhật Bản ( hoặc của Italia) với số lượng 2 cái dùng để cấp nhiệt
cho buồng đốt có công suất 200W.
Hệ thống kiểm soát nhiệt độ được lắp ở trên tủ điện điều khiển thuận tiện cho
người sử dụng theo dõi, và đóng ngắt tự động.
Tủ phân phối điện được bố trí riêng gần buồng đốt cho toàn bộ hoạt động của
hệ thống.
Trong tủ điện có lắp cầu dao tự động chính CB và CB phụ cho các nhánh phân tải, hệ

thống điện đảm bảo an toàn khi xảy ra quá áp hay các cháy nổ khác, có hệ thống bảo
vệ tự động khi quá nhiệt.
Nhiên liệu được dùng cho lò là gaz .
Công suất tiêu hủy 80kg/giờ.

-20-


Hình 2.1: Cấu tạo lò đốt tiêu hủy bệnh phẩm.
2.2.2 Một số thông số kỹ thuật của lò đốt
Khí thải ra môi trường không còn mùi, không còn độc
Các động cơ dùng điện là 380V/50Hz
Gạch chịu lửa SAMOT chịu nhiệt là 17500c
Xử lý bụi và mùi nhờ hệ thống lọc nước.
2.2.3 Nguyên tắc sử dụng
Xác súc vật cần ước lượng ra kg trước khi nạp vào lò tránh tình trạng vượt quá
tải trọng sẽ ảnh hưởng đến cung cấp khí của lò.
Sau khi nạp vào lò, đóng cửa lò và kiểm tra hệ thống an toàn trước khi khởi
động.
2.2.4 Thiết bị lọc
Hệ thống cấp khí: Quạt, ống dẫn khí, van tiết lưu.
Béc gaz cấp nhiệt: có hệ thống đánh lửa, hệ rơle thời gian, hệ rơle quá tải
Nguồn cấp cho béc gaz đốt là 220V
2.2.5 Chức năng bộ phận lọc
Lọc và làm mát không khí thải ra ngoài trời.
Có cấu tạo làm bằng vật liệu thép chịu nhiệt có bộ phận lọc và làm mát.

-21-

2.3 Tổng quan về các khí cụ điện ứng dụng trong thiết kế tủ điện.
2.3.1 Tìm hiểu đặc tính của khí cụ điện
Khí cụ điện là thiết bị dùng để đóng cắt, bảo vệ, điều khiển các lưới điện, mạch
điện, các loại máy điện trong quá trình sản xuất.
Khí cụ điện làm việc lâu dài trong các mạch dẫn điện, nhiệt độ của khí cụ
điện tăng lên gây tổn thất điện năng dưới dạng nhiệt năng và đốt nóng các bộ phận
dẫn điện và cách điện của khí cụ. Vì vậy khí cụ điện làm việc được trong mọi chế
độ khi nhiệt độ của các bộ phận phải không quá những giá trị cho phép làm việc an
toàn lâu dài.
2.3.2 Phân loại, các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện
a. Phân loại
Khí cụ điện được phân ra các loại sau:
- Khí cụ điện dùng để đóng cắt các mạch điện: Cầu dao, Máy cắt,
Aptômat…
- Khí cụ điện dùng mở máy: Công tắc tơ, Khởi động từ, Bộ khống chế chỉ huy.
- Dùng để bảo vệ ngắn mạch của lưới điện: Cầu chì, Aptômat, Các loại máy cắt,
Rơle nhiệt.
b. Các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện
Để đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện và đảm bảo độ tin cậy của Khí cụ điện thì
khí cụ điện đảm bảo một số yêu cầu:
- Khí cụ điện đảm vảo làm việc lâu dài với các thông số kỹ thuật ở trạng
thái làm việc định mức: Uđm, Iđm.
- Ổn định nhiệt, điện động, có cường độ cơ khí cao khi quá tải, khi ngắn
mạch, Vật liệu cách điện tốt, không bị chọc thủng khi quá dòng.
- Khí cụ điện làm việc chắc chắn, an toàn khi làm việc
2.3.3 Khí cụ điện đóng, ngắt bảo vệ mạch điện
a. Cầu dao tự động
- Khái niệm
Cầu dao tự động (áptomat) là loại khí cụ điện đóng cắt mạch điện (một pha,
ba pha) có công dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp... mạch điện.

-22-


Cầu dao tự động có bộ bảo vệ quá dòng sử dụng rơle nhiệt. cầu dao tự động có
bộ bảo vệ quá áp sử dụng rơle điện áp. các rơle này kết hợp với hệ thống mở chốt
gài để lò xo dễ dàng bật các tiếp điểm làm ngắt mạch tức thời.
Khi chọn cầu dao tự động CB bạn cần chọn dòng quá tải sao cho CB cắt mạch
kịp thời. Giá trị dòng quá tải thường được chọn trong khoảng: Iqt= (1,2 -1,5) Idm
- Nguyên lý hoạt động
+ Sơ đồ nguyên lý CB dòng cực đại

Hình 2.2: Sơ đồ CB dòng điện cực đại
Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ
móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động.
Bật CB 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 4 xuống làm bật nhả
móc 3, móc 5 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB
được mở ra, mạch điện bị ngắt.

-23-


+ Sơ đồ nguyên lý điện áp thấp

Hình 2.3: Sơ đồ Cibi điện áp thấp
Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 và phần
ứng 10 hút lại với nhau.
Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bật

lên, móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được
mở ra, mạch điện bị ngắt
b. Công tắc tơ
Công tắc tơ là một loại khí cụ điện dùng để đóng /ngắt mạch với tải dòng
điện lớn ở mạch động lực và được điều khiển bằng điện từ xa.
- Cấu tạo
Công tắc tơ gồm các thành phần chính như sau:
o Hệ thống mạch từ: mạch từ cố định, mạch từ di động, và cuộn dây.
o Hệ thống tiếp điểm: tiếp điểm cố định và tiếp điểm di động.
o Cơ cấu truyền động, giá mang tiếp điểm di động.
o Buồng dập hồ quang
+ Hệ thống mạch từ
Gồm có 4 thành phần:
-

Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm

-

Mạch từ gồm 2 thành phần: phần cố định và phần nắp di động

lò xo phản lực có tác dụng đẩy nắp di động trở về vị trí ban đầu khi ngừng
-24-


cung cấp
điện vào
cuộn
dây

Hình 2.4: Trạng thái nam châm chưa hút

Trạng thái nam châm tạo lực hút

+ Hệ thống tiếp điểm của Contactor
Tiếp điểm chính: Có khả năng cho dòng điện lớn đi qua (từ 10A đến vài
nghìn A, thí dụ khoảng 1600A hay 2250A). Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở đóng lại
khi cấp nguồn vào mạch từ của Contactor làm mạch từ Contactor hút lại.
Tiếp điểm phụ: Có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A. Tiếp
điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường hở.
Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với
nhau giữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong Contactor ở trạng thái nghỉ
(không được cung cấp điện). Tiếp điểm này hở ra khi Contactor ở trạng thái hoạt động.
Ngược lại là tiếp điểm thường hở
Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính thường được lắp trong mạch điện động
lực, còn các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển (dùng điều khiển
việc cung cấp điện đến các cuộn dây nam châm của các Contactor theo quy trình
định trước ).
+ Hệ thống dập hồ quang điện
Khi Contactor chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy,
mòn dần. Vì vậy cần có hệ thống dập hồ quang gồm nhiều vách ngăn làm bằng kim
-25-