1/23/2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN Bộ môn Thiết bị điện - điện tử THIẾT KẾ KHÍ CỤ ĐIỆN Giảng viên: Đặng Chí Dũng Email: dung.dangchi@hust.edu.vn Điện thoại: 0903-178-663 PHẦN 1: CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP VÀ CAO ÁP CHƯƠNG 2: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN Copyright by dchdung.hust 1/23/2015 MỤC ĐÍCH Trang bị kiến thức nguyên lý làm việc, đặc điểm cấu tạo CÔNGTẮCTƠ, KHỞI ĐỘNG TỪ, CÁC LOẠI RƠLE sử dụng hệ thống điều khiển Có kiến thức kỹ tính toán, lựa chọn CÔNGTẮCTƠ, KHỞI ĐỘNG TỪ, CÁC LOẠI RƠLE sử dụng hệ thống điều khiển I CÔNG TẮC TƠ Định nghĩa Côngtắctơ loại KCĐ đóng cắt mạch điện, sử dụng mạch động lực, cho phép điều khiển tay, tự động, từ xa, với tần số thao tác lớn (đến 1800 lần/giờ) Đặc điểm - Phần lớn CTT có thị trường CTT có tiếp điểm  hoạt động dựa nguyên lý cảm ứng điện từ, sử dụng lực điện từ NCĐ để thực thao tác đóng CTT, cắt CTT dựa phản lực lò xo nhả - Phần lại CTT điện tử  van bán dẫn Tranzitor, Thyristor, Triac, với ưu điểm tần số thao tác cao, hồ quang đóng cắt giới hạn mặt kích cỡ, công suất lắp đặt khả chịu tải nên CTT loại chiếm thị trường Copyright by dchdung.hust 1/23/2015 Cấu tạo CTT điện từ 1) Thanh dẫn, đầu nối, tiếp điểm – phụ; 2) Hệ thống dập hồ quang; 3) Hệ thống nam châm điện; 4) Hệ thống lò xo nhả, lò xo ép tiếp điểm – phụ; 5) Vỏ nhựa cấu kết cấu khác Hình ảnh CTT phụ kiện lắp kèm Block tiếp điểm phụ lắp kèm Copyright by dchdung.hust 1/23/2015 Hình ảnh CTT 3pha 3cực 3pha cực Ký hiệu kỹ thuật Côngtắctơ A B C A Stop CTT Start CTT CTT N Mạch điều khiển CTT Copyright by dchdung.hust Đ 3~ Mạch lực CTT 1/23/2015 Lựa chọn côngtắctơ xoay chiều Loại tải ? Động KĐB Rôto dây quấn Tải kiểu đèn sợi đốt? Rôto lồng sóc Hãm, đảo chiều Inching? Tải điện trở sai Đèn phóng điện có tụ bù? LƯU Ý đóng mạch sai sai AC2 AC4 AC3 Tải AC1 Dòng điện AC1 AC1 Ngắt mạch - Là tất loại tải điện trở: Tải nhiệt, tải đèn thắp sáng (trừ loại đèn phóng điện chưa có tụ bù), tải điện phân phối Copyright by dchdung.hust Ie Thời gian Tải điện trở pha, kW, 220V Id = A, Ie = A - Là tất loại tải xoay chiều có hệ số công suất lớn 0,95 1/23/2015 Tải AC3 AC3 Dòng điện - Là tải tương ứng động KĐB rôto lồng sóc Id Ngắt mạch Ie - Quá trình ngắt mạch dễ dàng (so với tải AC2, AC4) Thời gian khởi động Động HP, 220V, đấu Y Id = 49 A, Ie = A - Khi đóng mạch, dòng điện qua CTT đến 7Iđm Khi ngắt mạch, dòng điện qua CTT Iđm; lúc đó, điện áp tiếp điểm CTT khoảng 20% Unguồn Thời gian Tải AC4 Tải AC2 Trường hợp đảo chiều, hãm, Inching động KĐB rôto dây quấn Đóng, cắt giống tải AC4, với dòng điện đóng cắt đến 4Iđm Copyright by dchdung.hust Dòng điện Ngắt mạch Id AC4 AC2 Ie Thời gian khởi động Thời gian Inching động HP, 220V, Id = 49 A, Ie = A Trường hợp đảo chiều, hãm, Inching động KĐB rôto lồng sóc Khi đóng mạch, dòng điện đến 7Iđm Khi ngắt, dòng điện lớn gần 7Iđm Thời gian 1/23/2015 Lựa chọn côngtắctơ chiều - Loại DC1: sử dụng TBĐ KCĐ chiều, có số thời gian (L/R)  1ms, tải tính cảm tính cảm nhỏ Ví dụ lò điện trở - Loại DC2: sử dụng với động chiều kích từ song song, L/R khoảng 7,5ms Dòng điện khởi động đóng khoảng 2,5 Iđm, dòng điện cắt Iđm động Điều kiện cắt tương đối dễ dàng - Loại DC3: sử dụng cho loại động chiều phanh kiểu hãm ngược có chế độ làm việc gián đoạn, với L/R  2ms Dòng điện đóng khoảng 2,5 Iđm, cắt với dòng khoảng 2,5 Iđm, với điện áp cắt tối đa điện áp lưới  cắt tương đối khó khăn - Loại sử dụng với với động chiều kích từ song song, với phụ tải làm việc gián đoạn dùng cho việc đổi chiều quay động Copyright by dchdung.hust 1/23/2015 - Loại DC4: sử dụng cho loại động chiều kích từ nối tiếp, với L/R khoảng 10ms Dòng điện đóng khoảng 2,5 Iđm, dòng cắt khoảng 1/3 Iđm động cơ, với điện áp tiếp điểm cắt 20% UđmL nên việc đóng cắt dễ dàng Ở loại DC4 cho phép làm việc với tần số thao tác cao - Loại DC5: sử dụng để khởi động động điện chiều kích từ nối tiếp, phụ tải làm việc gián đoạn hoạt động chế độ hãm ngược, với L/R  7,5ms Dòng điện đóng đạt tới 2,5 Iđm, dòng cắt Iđm động cơ, với điện áp tiếp điểm cắt UđmL nên việc cắt khó khăn Ví dụ sử dụng để đảo chiều quay động Thông số lựa chọn côngtắctơ: - Loại CTT: chiều hay xoay chiều pha Điện áp dòng điện định mức pha Điện áp dòng điện định mức pha phụ Điện áp điều khiển (1chiều hay xoay chiều) Loại tải mà CTT sử dụng đóng cắt (AC hay DC 1, 2, 3, 4) Giá trị dòng điện đóng dòng điện cắt Tần số đóng cắt Tuổi thọ điện, khí Có yêu cầu phòng nổ hay không Nếu CTT liên động cần lựa chọn thêm khóa liên động khí Copyright by dchdung.hust 1/23/2015 II KHỞI ĐỘNG TỪ Định nghĩa Khởi động từ loại KCĐ đóng cắt, bảo vệ tải mạch điện động lực, cho phép điều khiển tay tự động, từ xa với tần số thao tác lớn (đến 1800 lần/giờ) Đặc điểm - KĐT đơn = 1CTT + 1RN  sử dụng để khởi động, dừng bảo vệ tải cho động - KĐT kép = 2CTT + 1RN  sử dụng để khởi động, dừng, bảo vệ tải cho động đảo chiều quay động Chú ý KĐT kép: để đảm bảo an toàn cho hệ thống hoạt động cần sử dụng khóa liên điện liên động khí Ký hiệu kỹ thuật Khởi động từ A B C A Stop CTT Start CTT CTT KĐT KĐT RN RN N Mạch điều khiển KĐT Copyright by dchdung.hust M 3~ Mạch lực KĐT 1/23/2015 Mạch điện đủ ApT - CTT - RN A B C L1 Stop ApT CTT I I I Start CTT CTT RN RN M 3~ N Mạch điều khiển Mạch lực Lựa chọn KĐT • Làm việc dài hạn  nhiệt độ phát nóng ≤ cho phép • Làm việc chế độ ngắn hạn  cho phép hoạt động với tần số thao tác lớn, tải CTT Rơle nhiệt Copyright by dchdung.hust 10 1/23/2015 Khởi động từ kép phụ kiện kèm theo KHÓA LIÊN ĐỘNG CƠ KHÍ Copyright by dchdung.hust 11 1/23/2015 Thông số lựa chọn Khởi động từ: • Công tắc tơ • Rơle nhiệt pha Cách thức đấu nối khởi động động Copyright by dchdung.hust 12 1/23/2015 Công dụng thiết bị đóng cắt, bảo vệ Switch (cầu dao) Cầu dao tải Côngtắctơ Rơ le nhiệt Áptômát kiểu từ điện Áptômát Thiết bị kiểu tích hợp từ nhiệt Cách ly Đóng cắt Ngắn mạch Quá tải Điều khiển Bộ khởi động tay – MMS – Manual Motor Starter L1 L2 L3 L1 L2 L3 ApT I I I ApT I I I CTT CTT RN Đ Đ Loại modul ApT + CTT Copyright by dchdung.hust Loại modul ApT + CTT + RN 13 1/23/2015 Ưu điểm sử dụng (MMS) Bảo vệ theo nhóm Bảo vệ riêng lẻ Bảo vệ tổng hợp MMS 70% Không gian tủ tiết kiệm 30% 100% 60% Phối hợp thiết bị bảo vệ Đặc tính rơle nhiệt Thời gian 2giờ phút Dòng cắt công-tắc-tơ (IEC 947-4) Giới hạn nhiệt RN ? Đặc tính bảo vệ ngắn mạch 20 giây Đặc tính khởi động động TBĐ giây 10 17 30 Động thiết bị bảo vệ nào? Copyright by dchdung.hust Dòng điện K*Iđm 14 1/23/2015 Biến tần (Inverter) Bộ khởi động mềm (Soft-Starter) Cách thức đấu nối mạch khởi động trực tiếp Copyright by dchdung.hust 15 1/23/2015 Cách thức đấu nối mạch khởi động, đảo chiều quay động Cách thức đấu nối khởi động động đổi nối Y/ Copyright by dchdung.hust 16 1/23/2015 Cách thức đấu nối khởi động động đổi nối Y/ CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG CẮT BẰNG TAY TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Nút nhấn • Đóng ngắt dòng điện từ xa • Dùng mạch điều khiển mạch khởi động, đảo chiều động • Khóa mạch; báo tín hiệu • Điện áp 100 VDC đến 500 VAC • Tuổi thọ – điện cao (106 lần) • Cấu tạo: • Tiếp điểm NO – NC • Lò xo nhả • Vỏ chi tiết cách điện khác Copyright by dchdung.hust 17 1/23/2015 • Nút ấn kiểu kín, kiểu hở, bảo vệ chống nước, chống bụi, phòng nổ • Có đèn không đèn • Không màu có màu xanh, đỏ, đen (tương ứng với trạng thái mạch) Nút nhấn kiểu ấn Nút nhấn kiểu ấn xoay Copyright by dchdung.hust 18 1/23/2015 Công tắc đổi nối, khóa chuyển mạch kiểu kín • KCĐ đóng cắt tay không thường xuyên, dòng điện đến 400A, 220VDC 380VAC • Làm cầu dao tổng cho máy công cụ • Đảo chiều quay, đổi nối tam giác – • Là loại công tắc có chỗ ngắt  dập hồ quang tốt • Nhược điểm: hệ thống tiếp điểm & cấu truyền động dễ bị ăn mòn Tuổi thọ thấp : 104 lần đóng cắt Khóa chuyển mạch (Switch-disconnector) Copyright by dchdung.hust 19 1/23/2015 Công tắc hành trình • KCĐ khống chế trình làm việc kiểu trước sau cấu khí  Mở máy – Đóng tải – Ngắt tải – Cắt mạch  Nâng cửa – Dừng (khóa liên động) – Hạ cửa • Kiểu ấn – kiểu đòn – kiểu trụ - kiểu quay : phụ thuộc cấu tạo (tham khảo tài liệu) Điện trở Biến trở mở máy, điều khiển: • Là khí cụ điện dùng để hạn chế (hoặc) điều chỉnh dòng điện mạch điện • Phân loại điện trở theo chức năng: o Điện trở mở máy: hạn chế dòng mở máy động có công suất trung bình lớn o Điện trở điều chỉnh: dùng để thay đổi giá trị dòng điện mạch kích thích máy điện o Điện trở hãm: dùng để hạn chế dòng điện động phanh hãm o Điện trở nối đất: tạo tải phụ cho trung tính máy phát máy biến áp Copyright by dchdung.hust 20 1/23/2015 Điện trở Biến trở mở máy, điều khiển: • Phân loại biến trở theo chức năng: o Biến trở mở máy: hạn chế dòng mở máy động có công suất trung bình lớn o Biến trở điều chỉnh: dùng để thay đổi giá trị dòng điện mạch kích thích máy điện o Biến trở phụ tải o Biến trở kích thích • Phân loại biến trở theo cách làm nguội: o Biến trở không khí o Biến trở dầu Điện trở Biến trở mở máy, điều khiển: Yêu cầu vật liệu chế tạo biến trở điện trở: • Điện trở suất cao để giảm kích thước điện trở, biến trở • Điểm nóng chảy cao để chịu nhiệt độ làm việc cao • Hệ số nhiệt điện trở bé, điện trở thay đổi theo nhiệt độ • Chống ăn mòn • Cường độ khí tốt, chỗ rung động bị hư hỏng • Gia công dễ giá thành hạ Copyright by dchdung.hust 21 1/23/2015 Điện trở Biến trở mở máy, điều khiển: Những vật liệu thường dùng làm biến trở: • Constantan (Cu60, Ni40) • Nicrôm A (Ni87, Cr11, Mn2) • Nicrôm B (Ni61, Cr15, Fe20, Mn4) • Fecran (Fe80, Cr15, Al15) • Gang, nikeline, dây thép v.v… III BỘ KHỐNG CHẾ, MỞ MÁY Định nghĩa Bộ khống chế loại khí cụ điện chuyển mạch điện tay gạt vôlăng quay, điều khiển trực tiếp gián tiếp từ xa, thực chuyển mạch phức tạp để điều khiển, khởi động, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay, hãm điện… máy điện thiết bị điện Phân loại Tùy theo cấu tạo khống chế chia thành loại: - Bộ khống chế phẳng - Bộ khống chế hình trống - Bộ khống chế hình cam Copyright by dchdung.hust 22 1/23/2015 IV CƠ CẤU ĐIỆN TỪ CHẤP HÀNH Định nghĩa Cơ cấu điện từ chấp hành loại thiết bị điện dùng để thực công đoạn định trình công nghệ; NCĐ (1chiều) phận chủ yếu sinh lực điện từ cần thiết để CCĐTCH làm việc Phân loại - Khớp ly hợp điện từ Cần cẩu điện từ Bàn gá điện từ Bộ phân ly điện từ Van điện từ Phanh điện từ Copyright by dchdung.hust 23 1/23/2015 Copyright by dchdung.hust 24