BÀI 1: LÀM QUEN VỚI THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP.

1.1. CÔNG TẮC TƠ

1.1.1. Mục đích

-      Trình bày được cấu tạo và nguyên lý của công tắc tơ

-      Đấu lắp và kiểm tra xác định các thông số kỹ thuật của công tắc tơ

1.1.2. Tóm tắt lý thuyết

        Công tắc tơ làm việc dựa trên nguyên tắc nam châm điện, bao gồm các bộ phận chính sau:

-                Lõi thép tĩnh thường được gắn với than (võ) của công tắc tơ

-                Lõi thép động có gắn các tiếp điểm động. Trên lõi thếp động (hoặc tĩnh thường có gắn hai vòng ngắn mạch bằng đồng có tác dụng chống rung khi công tắc tơ làm việc ở điện áp xoay chiều.

-                Cuộn dây điện từ (cuộn hút) có thể làm việc ở điện áp xoay chiều hoặc một chiều

Trong các mạch điện công nghiệp công tắc tơ thường được dung để đóng cắt động cơ điện với tần số đóng cắt lớn và để bảo vệ động cơ thì công tắc tơ được lắp kèm với rơ le nhiệt gợi là bộ khởi động từ.

Khi đấu công tắc tơ và mạch điện ta cần chú ý các thong số kỹ thuật sau:

-                Dòng điện định mức trên công tắc tơ (A)

-                Điện áp định mức của các cặp tiếp điểm (V)

-                Điện áp định mức của cộng hút (V)

-                Nguồn điện sử dụng là nguồn một chiều (DC) hay xoay chiều (AC)

-                Các cặp tiếp điểm chính, phụ, thường đóng (Normal Close – NO)hay thường mở (Normal Open – NO)

Các tiếp điểm và cuộn hút trên công tắc tơ thường được ký hiệu như sau:

Trong đó:

        K là cuộn hút công tắc tơ

        L1-T1, L2-T2, L3-T3 là tiếp điểm động lực

        43-44, 31-32 tiếp điểm điều khiển

1.            Phân loại

Công tắc tơ hạ áp thường là kiểu không khí được phân ra các loại sau:

a)           Phân theo nguyên lí truyền động

+     Công tắc tơ điện từ (truyền động bằng lực hút điện từ, loại này thường gặp).

+     Công tắc tơ kiểu hơi ép.

+     Công tắc tơ kiểu thủy lực.

b)           Phân theo dạng dòng điện

+     Công tắc tơ một chiều

+     Công tắc tơ xoay chiều

c)            Phân theo kiểu kết cấu

+     Công tắc tơ hạn chế chiều cao (dùng ở gầm xe,...)

+     Công tắc tơ hạn chế chiều rộng (như lắp ở buồng tàu điện,...)

2.            Các bộ phận chính của công tắc tơ

Công tắc tơ điện từ có các bộ phận chính như sau:

+     Hệ thống tiếp điểm chính.

+     Hệ thống dập hồ quang.

+     Cơ cấu điện từ.

+     Hệ thống tiếp điểm phụ.

3.            Các yêu cầu cơ bản của công tắc tơ

a)           Điện áp định mức (U_đm)

+     Là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng/cắt, có các cấp: + 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều.

+     Cuộn hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85% đến 105%Uđm.

b)           Dòng điện định mức (I_đm)

+     Là dòng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn - lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian công tắc tơ ở trạng thái đóng không lâu quá 8 giờ.

+     Công tắc tơ hạ áp có các cấp dòng thông dụng: 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300, 600A). Nếu đặt công tắc tơ trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dòng điện định mức nhỏ hơn nữa.

c)            Khả năng cắt và khả năng đóng

+     Là dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính khi cắt và khi đóng mạch.

Ví du:̣ công tắc tơ xoay chiều dùng để điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc cần có khả năng đóng yêu cầu dòng điện bằng ( 3 ¸ 7)Iđm . Khả năng cắt với công tắc tơ xoay chiều phải đạt bội số khoảng 10 lần dòng điện định mức khi tải cảm.

d)           Tuổi thọ công tắc tơ

-      Tính bằng số lần đóng mở (sau số lần đóng mở ấy công tắc tơ sẽ không dùng được tiếp tục nữa, hư hỏng có thể do mất độ bền cơ khí hoặc bền điện).

-      Độ bền cơ khí: xác định bởi số lần đóng cắt không tải, tuổi thọ cơ khí từ 10 đến 20 triệu lần.

-      Độ bền điện: xác định bởi số lần đóng cắt có tải định mức, công tắc tơ hiện nay đạt khoảng 3 triệu lần.

e)            Tần số thao tác

+     Số lần đóng cắt trong thời gian một giờ bị hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp điểm chính do hồ quang. Có các cấp: 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1.200 đến 1.500 lần trên một giờ, tùy chế độ công tác của máy sản xuất mà chọn công tắc tơ có tần số thao tác khác nhau.

f)             Tính ổn định lực điện động

+     Cho phép dòng lớn nhất qua tiếp điểm chính mà lực điện động gây ra không làm tách rời tiếp điểm. Quy định dòng thử lực điện động gấp 10 lần dòng định mức.

g)           Tính ổn định nhiệt

+     Công tắc tơ có tính ổn định nhiệt tức là khi có dòng ngắn mạch chạy qua trong khoảng thời gian cho phép thì các tiếp điểm không bị nóng chảy hoặc bị hàn dính.

h)           Hệ thống tiếp điểm

+     Yêu cầu của hệ thống tiếp điểm là phải chịu được độ mài mòn về điện và cơ trong các chế độ làm việc nặng nề, có tần số thao tác đóng cắt lớn, do vậy điện trở tiếp xúc của tiếp điểm công tắc tơ Rtx thường là tiếp xúc đường (tiếp điểm hình ngón hoặc kiểu bắc cầu).

i)              Nguyên lý làm việc của hệ thống dập hồ quang

Ø   Thiết bị dập hồ quang trong công tắc tơ một chiều

Trong công tắc tơ một chiều thường dùng phương pháp dập hồ quang bằng từ trường ngoài. Hệ thống này được chia ra làm ba loại :

+     Hệ thống có cuộn dây dập hồ quang nối nối tiếp (thường được sử dụng do có nhiều ưu điểm như: chiều thổi từ không đổi vì khi dòng điện thay đổi chiều thì chiều từ trường cũng thay đổi theo. Ngoài ra có sụt áp trên cuộn dây dập hồ quang nhỏ).

+     Hệ thống có cuộn dây dập hồ quang nối song song (loại này ít được dùng do nhiều nhược điểm như: chiều lực tác dụng vào hồ quang phụ thuộc chiều dòng tải, cách điện cuộn dập lớn do đấu song song với nguồn, khi sự cố ngắn mạch gây sụt áp thì hiệu quả dập giảm nhiều).

+     Hệ thống dùng nam châm điện vĩnh cửu (về bản chất gần giống cuộn dây mắc song song nhưng có những ưu điểm sau: không tiêu hao năng lượng để tạo từ trường, giảm được tổn hao cho công tắc tơ, không gây phát nóng cho công tắc tơ, vì vậy khi dòng điện bé loại này được sử dụng rộng rãi).

Ø   Thiết bị dập hồ quang trong công tắc tơ xoay chiều

+     Các công tắc tơ xoay chiều thông dụng dùng trong công nghiệp thường bố trí chế tạo có hai điểm ngắt trên một pha (dùng tiếp điểm kiểu bắc cầu).

+     Để nâng cao độ tin cậy làm việc của bộ phận dập hồ quang và để bảo vệ tiếp điểm thường bố trí bổ xung các các biện pháp như:

+     Chia hồ quang ra làm nhiều hồ quang ngắn, hồ quang bị thổi vào hộp cấu trúc bằng nhiều tấm thép ghép song song.

1.1.3. Nội dung thực hành

1.1.3.1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị

1.1.3.2. Sơ đồ thực hành

1.1.3.3. Các bước thực hiện

Bước 1: Đọc các thong số kỹ thuật ghi trên nhãn công tắc tơ

Bước 2: Xác định cực đấu dây của cuộn hút.

-                Bằng trực quant a tìm cặp tiếp điểm có đầu dây nối với cuộn hút công tắc tơ hoặc có ghi chỉ số điện áp (thường là 220VAC hoặc 380VAC hoặc 24VDC)

-                Dùng ôm mét đo điện trở hai cực này, nếu ôm mét chỉ giá trị điện trở cở khoảng vài trăm ôm thì đó chính là hai cực đấu dây của cuộn hút.

Bước 3: Xác định các cặp tiếp điểm thường đóng, thường mở

-                Bằng cách quan sát ký hiệu trên các cặp tiếp điểm hoặc dung ôm mét đo từng cặp tiếp điểm. ở trạng thái cuộn hút chưa được cấp điện, cặp tiếp điểm nào thông mạch thì đó là tiếp điểm thường đóng, cặp tiếp điểm nào hở mạch thì đó là tiếp điểm thường mở. Ấn vào núm trên công tắc tơ ta sẽ có các trạng thái ngược lại.

Bước 4: Đấu mạch điện theo hình vẽ

Bước 5: Kiểm tra kỹ lại mạch điện

Bước 6: Hoạt động thử

-                Đóng điện

-                Ấn nút PB₂

Quan sát hoạt động của công tắc tơ và kim của ôm mét

1.1.4. Câu hỏi kiểm tra

1.            Mô tả cấu tạo và chức năng của từng bộ phận trong công tắc tơ. Giải thích rõ nguyên lý chống rung và vòng ngắn mạch đặt trong lõi thép.

2.            Khi điện áp đặt và công tắc tơ quá thấp (<60%U_đm), có hiện tượng gì xãy ra?

1.2. RƠ LE THỜI GIAN

1.2.1. Mục đích

-      Trình bày được cấu tạo và nguyên lý của rơ le thời gian thong dụng

-      Đấu lắp và kiểm tra xác định các thông số kỹ thuật của thời gian thong dụng

1.2.2. Tóm tắt lý thuyết

-                Rơ le thời gian được dung nhiều trong các mạch tự động điền khiển. Nó có tác dụng làm trễ quá trình đóng, mở các cặp tiếp điểm sau một thời gian chỉ định nào đó.

-                Thông thường rơ le thời gian không tác động (tức là đóng hoặc cắt) trực tiếp trên mạch động lực mà nó tác động gián tiếp qua mạch điều khiển, vì vậy dòng điện định mức của các cặp tiếp điêm trên rơ le thời gian không lớn, thường chỉ vài ampe. Bộ phận chính của rơ le thời gian là cơ cấu tác động trễ và hệ thống tiếp điểm.

Theo thời điểm trễ người ta chi thành 3 loại sau:

+     Trễ vào thời điểm cuộn hút được đóng điện (ON DELAY). Xem hình 2-1

Loại này có tiếp điểm thường đóng, mở chậm TS₁₁ và thường mở, đóng chậm TS₁₂

+     Trễ vào thời điểm cuộn hút mất điện (OFF DELAY). Xem hình 2-2

Loại này có tiếp điểm thường đóng, đóng chậm TS₂₁ và thường mở, mở chậm TS₂₂

+     Trễ vào cả hai thời điểm trên (ON/OFF DELAY). Xem hình 2-3

Loại này có tiếp điểm thường đóng, mở đóng chậm TS₃₁ và thường mở, đóng mở chậm TS₃₂

Ngoài ra trên rơ le thời gian còn bố trí them tiếp điểm tác động tức thời như cặp cực 1-3 hay 1-4 trong sơ đồ nói trên

Theo cơ cấu tác động trễ người ta chia làm các loại sau:

-                Rơ le thời gian khí nén, loại này thường được cài trực tiếp vào công tắc tơ.

-                Rơ le thời gian kiểu con lắc.

-                Rơ le thời gian điện từ.

-                Rơ le thời gian điện từ (dung bán dẫn, vi mạch).

Hiện nay người ta thường sử dụng loại rơ le điện từ được sản xuất từ Đài Loan, Trung Quốc, Hàn Quốc…

1.2.3. Nội dung thực hành

1.2.3.1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị

1.2.3.2. Sơ đồ thực hành

1.2.3.3. Các bước thực hiện

Bước 1:Đọc các thong số kỹ thuật ghi trên nhãn rơ le thời gian

Bước 2: Xác định cực cấp nguồn

-                Bằng trực quan ta tìm cặp tiếp điểm có ký hiệu cấp nguồn nuôi (dấu tròn gạch chéo, kèm theo giá trị điện áp, thong thường là 220VAC, 24VDC). Sau đó dung ôm mét đo điện trở hai cực này, nếu ôm mét chỉ giá trị điện trở cỡ vài trăm ôm thì đó chính là hai cực cấp nguồn

Bước 3: Xác định các cặp tiếp điểm tác động trễ và cặp tiếp điểm tác động tức thời thông qua các ký hiệu ghi trên nhãn sau đó dung ôm mét kiểm tra lại.

Bước 4: Đấu dây theo sơ đồ 2-5

Bước 5: Điều chỉnh thời gian trễ trên rơ le thời gian

Bước 6: Kiểm tra kỹ lại mạch

Bước 7: Đóng điện, quan sát hoạt động của kim trên ôm mét

Nối que đo sang cặp tiếp điểm khác và lặp lại bước 6,7.

1.2.4. Câu hỏi kiểm tra

1.            Nêu công dụng của rơ le thời gian?

2.            Sự khác nhau giữa tiếp điểm tác động tức thời và tiếp điểm tác động trễ?