Bài giảng Khí cụ đóng cắt: Rơ le, công tắc tơ - Lê Ngọc Bích

của thiết bị điện mạch nhất thứ trong hệ thống điện. Rờ le điện Các bộ phận chính của rơle : a. Cơ cấu tiếp nhận tín hiệu (khối tiếp nhận tín hiệu vào) cĩ nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu làm việc khơng bình thường hoặc sự cố trong hệ thống điện từ BU, BI hoặc các bộ cảm biến điện, để biến đổi thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu cho khối trung gian. b. Cơ cấu trung gian (khối trung gian) làm nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu đa đến từ khối tiếp nhận tín hiệu, để biến đổi nĩ thành đại lợng cần thiết cho rơle tác động. c. Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành) Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển. Rờ le điện Phân loại rơle điện : a. Phân loại theo nguyên lý làm việc : Gồm Rơle điện cơ (rơle điện từ, rơle cảm ứng, rơle từ điện, rơle phân cực ...) Rơle từ Rơle nhiệt Rơle điện tử, bán dẫn, vi mạch. Rơle số Rờ le điện b. Phân loại theo nguyên tắc tác động của cơ cấu chấp hành : Rơle cĩ tiếp điểm : đĩng ngắt mạch bằng tiếp điểm. Rơle khơng cĩ tiếp điểm (rơle tĩnh) tác động đĩng cắt mạch bằng cách thay đổi tham số điện trở, điện cảm hoặc điện dung. c. Phân loại theo tín hiệu đầu vào : Rơle dịng điện Rơle điện áp Rơle cơng suất Rơle tổng trở Rờ le điện d. Phân loại theo vị trí lăp đặt : Rơle nhất thứ lắp đặt trực tiếp ở mạch động lực Rơle nhị thứ lắp đặt ở mạch nhị thứ thơng qua BU, BI, cảm biến. e. Phân loại theo trị số và chiều của tín hiệu đầu vào : Rơle cực đại Rơle cực tiểu Rơle cực đại, cực tiểu Rơle so lệch Rơle định hướng chiều tiếp nhận tín hiệu đầu vào. Rờ le điện Các thơng số kỹ thuật cơ bản của rơle điện a. Hệ số điều khiển : Trong đĩ : Pđk là cơng suất điều khiển định mức của rơle (chính là cơng suất của tiếp điểm Rơle). Ptđ là cơng suất tác động (cơng suất khối tiếp nhận tín hiệu vào) loại rơle điện từ chính là cơng suất của cuộn dây điện từ. Rờ le điện b. Thời gian tác động : Ttđ là thời gian kể từ khi khối tiếp nhận cĩ tín hiệu đến khi khối chấp hành làm việc, ví dụ đối với loại rơle điện từ là quãng thời gian từ khi cuộn dây rơle cĩ điện đến khi tiếp điểm của nĩ đĩng hoặc mở hồn tồn. c. Hệ số trở về : Ktv = I/Itv Trong đĩ : Itv là trị số dịng điện trở về xác định bằng cách sau khi tiếp điểm thường mở rơle đĩng hịan tồn, thí nghiệm giảm từ từ dịng điện khởi động đến khi tiếp điểm rơle mở ra, tại thời điểm đĩ sẽ đo được Itv. Ktv càng gần 1 thì rơle càng chính xác. Rờ le điện d. Độ nhạy của rơle : K n =I R /I kd Trong đĩ : I R là dịng điện chạy qua rơle khi ngắn mạch cuối vùng bảo vệ. Yêu cầu kỹ thuật đối với sơ đồ bảo vệ chính K n >= 1,5 và đối với sơ đồ bảo vệ dự trữ (dự phịng) K n >= 1,2. Rờ le điện từ Rờ le điện từ Ký hiệu trong mạch điện 12 Rờ le điện từ Cấu tạo và nguyên lý làm việc : Lực hút điện từ đặt vào nắp : δ : khe hở I : dịng điện K : hệ số Khi dịng điện vào cuộn dây i > Itđ (dịng điện tác động) thì lực hút F tăng dẫn đến khe hở giảm làm đĩng tiếp điểm (do tiếp điểm đợc gắn với nắp). Khi dịng điện i ≤ Itv (dịng trở về) thì lị xo F lị xo > F (lực điện từ) vμ rơle nhả. Tỷ số được gọi là hệ số trở về. Rơle dịng cực đại Ktv < 1 Rơle dịng cực tiểu Ktv > 1 Rơle càng chính xác thì Ktv càng gần 1. Rờ le điện từ Hệ số điều khiển rơle : Với: Pđk là cơng suất điều khiển. Ptđ là cơng suất tác động của rơle. Rơle càng nhạy thì Kđk càng lớn Khoảng thời gian từ lúc dịng điện i bắt đầu > Itđ đến lúc chấm dứt hoạt động của rơle gọi là thời gian tác động ttđ. Rờ le điện từ Rơle điện từ phân ra làm hai loại : Rơle một chiều thì cĩ U là điện áp đặt vào cuộn dây. Rơle xoay chiều : Lực F = 0 (tần số 2f) khi I = 0. Giá trị trung bình của lực hút sẽ là: nếu cuộn dây đặt song song với nguồn U thì Nam châm xoay chiều khi lực F = 0 lị xo kéo nắp ra do vậy rơle loại này khi làm việc cĩ rung động gây tiếng kêu, để hạn chế người ta sử dụng vịng ngắn mạch . Rờ le điện từ Rơle điện từ cĩ : - Cơng suất điều khiển Pđk từ vài (W) đến vài nghìn (W). - Cơng suất tác động Ptđ từ vμi (W) đến vài nghìn (W). - Hệ số điều khiển Kđk = (5 - 20). - Thời gian tác động ttđ = (2 - 20)ms. Nhược điểm của rơle điện từ : Cơng suất tác động Ptđ tương đối lớn, độ nhạy thấp, Kđk nhỏ. Loại mới tăng được Kđk. Rờ le thời gian-Timer Rơ le thời gian được thiết kế để trì hoãn thời gian đóng/mở tiếp điểm khi được kích hoạt. 17 Cơng tắt tơ Cơng tắt tơ Cơng dụng: Cơng tắc tơ là một loại khí cụ điện hạ áp đợc sử dụng để điều khiển đĩng cắt mạch từxa tự động hoặc bằng nút ấn các mạch điện lực cĩ phụ tải điện áp đến 500V, dịng điện đến 600A. Cơng tắc tơ cĩ hai vị trí đĩng- cắt. Tần số cĩ thể đến 1500 lần/giờ. Nhiệm vụ Cơng tắc tơ là một thiết bị điện đĩng cắt điện áp thấp dùng để khống chế tự động và điều khiển xa các thiết bị điện một chiều và xoay chiều cĩ điện áp tới 500 v. Cơng tắc tơ được tính với tần số đĩng cắt lớn nhất tới 1500 lần trong một giờ. Cơng tắt tơ Phân loại: Phân loại theo nguyên lý truyền động: Cơng tắc tơ điện từ. Cơng tắc tơ kiểu hơi ép. Cơng tắc tơ kiểu thuỷ lực. Phân loại theo dạng dịng điện: Loại cơng tắc tơ điều khiển điện áp một chiều. Loại cơng tắc tơ điều khiển điện áp xoay chiều. Phân loại theo kiểu kết cấu: Cơng tắc tơ hạn chế chiều cao. Cơng tắc tơ hạn chế chiều rộng. Cơng tắt tơ Đặc điểm cấu tạo: Cơng tắt tơ Cấu tạo nguyên lý như hình vẽ: gồm các bộ phận chính sau: Cuộn dây điện áp điều khiển số. Mạch từ chế tạo từ thép kỹ thuật điện. Vỏ thường được chế tạo từ nhựa cứng. Bộ phận truyền động gồm lị xo và thanh truyền động. Hệ thống tiếp điểm thường mở và thường đĩng. Cơng tắt tơ Ký hiệu cơng tắc tơ Cơng tắt tơ Nguyên lý làm việc: Muốn đĩng điện cho tải thì đĩng khố K trên mạch điều khiển, cuộn dây cơng tắc tơ sẽ sinh ra lực điện từ hút chập hai nửa mạch từ lại với nhau, vì Ftđ > Flị xo nên lị xo bị nén lại đồng thời thanh truyền động kéo tiếp xúc động đĩng chặt vào tiếp xúc tĩnh, khi đĩ tiếp điểm thường đĩng mở ra, cịn tiếp điểm thường mở đĩng lại, mạch điện được nối liền. Muốn cắt điện khỏi tải, ngắt khố K cuộn dây điện áp mất điện, lực điện từ bị triệt tiêu, lị xo đẩy 2 nửa mạch từ ra xa nhau đa tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh, mạch điện được cắt. Cơng tắt tơ Các tham số chủ yếu của cơng tắc tơ: a. Điện áp định mức: là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đĩng cắt, cĩ các cấp : + 110V, 220V, 440 V một chiều. + 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều. Cuộn hút cĩ thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85% tới 105%. b. Dịng điện định mức: là dịng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian cơng tắc tơ đĩng khơng lâu quá 8 giờ. Cơng tắc tơ hạ áp cĩ các cấp dịng thơng dụng: 10, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300, 600A. Nếu đặt cơng tắc tơ trong tủ điện thì dịng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dịng điện định mức nhỏ hơn nữa. c. Khả năng đĩng cắt: là dịng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính khi cắt và khi đĩng mạch. Ví dụ như cơng tắc tơ xoay chiều dùng để điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha lồng sĩc cần cĩ khả năng đĩng yêu cầu (3 đến 7) Iđm. Cơng tắt tơ Các tham số chủ yếu của cơng tắc tơ: d. Tuổi thọ cơng tắc tơ: Tính bằng số lần đĩng cắt, sau số lần đĩng cắt ấy cơng tắc tơ sẽ khơng dùng đợc tiếp tục. Hư hỏng cĩ thể do mất độ bền cơ học hoặc bền điện. e. Tần số thao tác: số lần đĩng cắt trong thời gian 1 giờ, bị hạn chế bởi sự phát nĩng của tiếp điểm chính do hồ quang. Cĩ các cấp : 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1200, 1500 lần trên một giờ, tuỳ chế độ cơng tác của máy sản xuất mà chọn cơng tắc tơ cĩ tần số thao tác khác nhau. Cơng tắt tơ U nhược điểm : Kích thước gọn nhỏ cĩ thể tận dụng khoảng khơng gian hẹp để lắp đặt và thao tác mà cầu dao khơng thực hiện được. Điều khiển đĩng cắt từ xa, cĩ vỏ ngăn hồ quang phĩng ra bên ngồi nên an tồn tuyệt đối cho ngời thao tác, thời gian đĩng cắt nhanh, vì những u điểm trên cơng tắc tơ đợc sử dụng rộng rãi điều khiển đĩng cắt trong mạch điện hạ áp đặc biệt sử dụng nhiều trong các nhà máy cơng nghiệp. Khởi động từ Khái niệm và cơng dụng: Khởi động từ là một loại thiết bị điện (kết hợp giữa cơng tắt tơ và rờ le nhiệt) dùng để điều khiển từ xa việc đĩng cắt đảo chiều và bảo vệ quá tải (nếu cĩ mắc thêm rơle nhiệt) cho các động cơ. Khởi động từ khi cĩ một cơng tắc tơ gọi là khởi động từ đơn, thường dùng để đĩng cắt động cơ điện. Khởi động từ khi cĩ hai cơng tắc tơ gọi là khởi động từ kép, thường dùng khởi động và điều khiển đảo chiều động cơ điện. Muốn khởi động từ bảo vệ đợc ngắn mạch phải mắc thêm cầu chì. Khởi động từ Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng: Khởi động từ ưu điểm hơn cầu dao ở chỗ điều khiển đĩng cắt từ xa nên an tồn cho người thao tác, đĩng cắt nhanh, bảo vệ được quá tải cho động cơ, khoảng khơng gian lắp đặt và thao tác gọn (một tủ điện cĩ thể lắp đặt nhiều động cơ). Vì vậy được sử dụng rộng rãi cho mạch điện hạ áp. Thank You !