Các khí cụ điện điều khiển Công tắc tơ và Khởi động từ
Khái niệm chung về Contactor
◼ Là khí cụ điện đóng cắt thường xuyên mạch động lực (từ xa hoặc tại chỗ; tự động hoặc bằng tay). Công tắc tơ được thiết kế với tần số đóng cắt cao và được điều khiển từ xa bởi các nút ấn on/off
◼ Cơ cấu truyền động : nam châm, thủy lực, khí nén,
loại có và không có tiếp điểm.
◼ AC & DC
2
Khái niệm chung về Contactor
3
- Phần lớn các CTT đang có trên thị trường là các CTT có tiếp điểm → hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, sử dụng lực điện từ của NCĐ để thực hiện thao tác đóng CTT, còn cắt CTT là dựa trên phản lực của lò xo nhả. - Phần ít còn lại là các CTT điện tử → các van bán dẫn như Tranzitor, Thyristor, Triac, với ưu điểm về tần số thao tác cao, không có hồ quang khi đóng cắt nhưng vì giới hạn về mặt kích cỡ, công suất lắp đặt và khả năng chịu quá tải kém nên CTT loại này chiếm rất ít trên thị trường.
Các tham số cơ bản của Contactor (1)
◼ Điện áp định mức Uđm
Là cấp điện áp tương ứng với mạch lực thao tác 110 – 220 – 440 VDC & 110 – 220 – 380 – 500 VAC
◼ Dòng định mức Iđm
Là dòng điện mạch lực ở chế độ dài hạn 10/20/25/30/32/40/45/60/65/70/75/100/125/200/250/300/35
0/550/800 A
Nếu trong tủ kín → phải giảm dòng bớt đi 10% do điều
kiện tỏa nhiệt không đảm bảo.
Nếu làm việc lâu hơn 8h → phát sinh oxide ở tiếp điểm → dòng định mức phải xuống thấp đi 20% do nhiệt độ điểm tiếp xúc tăng quá mức cho phép
4
Hình ảnh CTT và phụ
kiện lắp kèm
Block tiếp điểm
phụ lắp kèm
Hình ảnh CTT 3pha 3cực và 3pha 4 cực
A
B
A
C
Stop
CTT
Start
CTT
CTT
Đ 3~
N
4. Ký hiệu kỹ thuật Côngtắctơ
Mạch điều khiển CTT Mạch lực của CTT
Kết cấu nam châm điện
8
Một số hình ảnh của contactor
Modified by Hoang Anh 9
Một số hình ảnh của contactor
Modified by Hoang Anh 10
Một số hình ảnh của contactor
Modified by Hoang Anh 11
Một số hình ảnh của contactor
Modified by Hoang Anh 12
Các tham số cơ bản của Contactor (2)
◼ Điện áp cuộn dây Ucd đm
Ngưỡng dưới 85% vẫn hút, ngưỡng trên 110% không phát
nóng quá mức cho phép
◼ Số cực: 1, 2, 3, 4, 5, 6 cực ◼ Số cặp tiếp điểm phụ
NO & NC Dòng định mức chuẩn hóa qua tiếp điểm phụ : 5A hoặc
10A
13
Các tham số cơ bản của Contactor (3)
◼ Tuổi thọ
Cơ khí : đóng cắt không tải đến khi hỏng cơ khí(10e7) Tuổi thọ điện : đóng cắt dòng định mức (10% cơ khí)
◼ Tần số thao tác
Là số lần đóng cắt trong 01 giờ : 100; 300; 600; 1500 Bị hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp điểm chính và của
cuộn dây contactor
◼ Ổn định động và ổn định nhiệt Ổn định động khoảng 10Iđm Ổn định nhiệt : dòng ngắn mạch chạy qua trong thời gian
cho phép mà tiếp điểm không bị hàn dính
14
Cấu tạo cơ bản của Contactor
◼ Hệ thống mạch vòng dẫn điện ◼ Hệ thống dập hồ quang ◼ Hệ thống các lò xo nhả và lò xo tiếp điểm ◼ Nam châm điện ◼ Vỏ và các chi tiết cách điện khác
15
Hệ thống mạch vòng dẫn điện của contactor
◼ Thanh dẫn ◼ Dây dẫn mềm ◼ Đầu nối ◼ Hệ thống tiếp điểm Giá đỡ tiếp điểm Tiếp điểm động Tiếp điểm tĩnh
◼ Cuộn dây dòng điện (nếu có)
16
Hệ thống dập hồ quang
◼ Nhiệm vụ : nhanh chóng dập tắt hồ quang sinh ra
trong quá trình đóng cắt
◼ Dập hồ quang DC : thường có cuộn thổi từ mắc nối tiếp nhằm kéo dài thân hồ quang và đẩy vào buồng dập (dàn dập hoặc khe zigzag)
◼ Dập hồ quang AC : thường có dạng 1 pha 2 chỗ ngắt, dập bằng dàn dập hoặc khe zigzag có kết hợp với cuộn thổi từ
17
Nam châm điện contactor
◼ Là bộ phận sinh lực hút điện từ đảm bảo cho hệ thống tiếp điểm thường mở được đóng lại một cách chắc chắn ◼ Yêu cầu
Đặc tính lực hút cao hơn đặc tính cơ Khi điện áp cuộn hút giảm còn 85%, đặc tính vẫn cao hơn Không thiết kế quá cao → tránh lãng phí + tránh va đập cơ
khí
18
Kết cấu nam châm điện
◼ Kết cấu mạch từ : thép khối hoặc thép lá ghép ◼ Cuộn dây
Không phát nóng quá mức cho phép ứng với cấp cách điện
nếu điện áp đặt vào đạt tới 110% Uđm
DC : lực hút ở trạng thái nắp hút lớn không cần thiết → có điện trở giảm dòng mắc nối tiếp với cuộn dây → giảm tiêu hao năng lượng trên cuộn dây
AC : khi nắp hở → dòng lớn. Cần chú ý không cấp điện
cho cuộn dây nếu nắp bị kẹt
19
Lựa chọn côngtắctơ xoay chiều
Loại tải ?
đúng
Động cơ KĐB
Tải điện trở
Tải kiểu đèn sợi đốt?
sai
Rôto dây quấn
Rôto lồng sóc
đúng
Đèn phóng điện có tụ bù?
LƯU Ý khi đóng mạch
Hãm, đảo chiều hoặc Inching?
sai
sai
đúng
AC1
AC3
AC2
AC4
Tiêu chuẩn IEC-947-4 (1)
AC1
Dòng điện
Tải AC1
Ngắt mạch
Ie
Thời gian
,
điện
W k 3
,
A 8 = e
I ,
a h p 3 ở r t
A 8 = d
I
i
n ệ đ
i
- Là tất cả các loại tải xoay chiều có hệ số công suất lớn hơn hoặc bằng 0,95.
ả T
V 0 2 2
- Là tất cả các loại trở: Tải tải nhiệt, tải đèn thắp sáng (trừ các loại điện phóng đèn chưa có tụ bù), tải điện phân phối.
Tiêu chuẩn IEC-947-4 (2)
Dòng điện
Tải AC3
AC3
Id
Ngắt mạch
Ie
Thời gian
Thời gian khởi động
Y u ấ đ
Thời gian
,
V 0 2 2
,
A 8 = e
- Là tải tương ứng là các động cơ KĐB rôto lồng sóc.
I ,
P H 3 ơ c
A 9 4 = d
g n ộ Đ
I
- Khi đóng mạch, dòng điện qua CTT đến 7Iđm. Khi ngắt mạch, dòng điện qua CTT bằng Iđm; lúc đó, điện áp giữa các tiếp điểm của CTT bằng khoảng 20% Unguồn.
- Quá trình ngắt mạch dễ tải AC2, dàng (so với AC4).
Tiêu chuẩn IEC-947-4 (3)
Dòng điện
Tải AC4
Ngắt mạch
Id
AC4 AC2
Ie
Thời gian
Thời gian khởi động
Trường hợp đảo chiều, hãm, hoặc Inching của động cơ KĐB rôto lồng sóc. Khi đóng mạch, dòng điện đến 7Iđm. Khi ngắt, dòng điện lớn gần 7Iđm.
,
A 8 = e
I ,
A 9 4 = d
I ,
i
P H 3 ơ c g n ộ đ g n h c n
V 0 2 2
I
Tải AC2 Trường hợp đảo chiều, hãm, hoặc Inching của động cơ KĐB rôto dây quấn. Đóng, cắt giống như tải AC4, nhưng với dòng điện đóng và cắt đến 4Iđm.
Lựa chọn côngtắctơ 1 chiều
- Loại DC1: sử dụng đối với các TBĐ và KCĐ một chiều, có hằng số thời gian (L/R) 1ms, là những tải không có tính cảm hoặc tính cảm nhỏ. Ví dụ như lò điện trở.
- Loại DC2: sử dụng với động cơ 1 chiều kích từ song song, L/R khoảng 7,5ms. Dòng điện khởi động đóng khoảng 2,5 Iđm, còn dòng điện cắt bằng Iđm của động cơ. Điều kiện cắt tương đối dễ dàng.
- Loại DC3: sử dụng cho các loại động cơ 1 chiều phanh kiểu hãm ngược hoặc có chế độ làm việc gián đoạn, với L/R 2ms. Dòng điện khi đóng khoảng 2,5 Iđm, khi cắt với dòng khoảng 2,5 Iđm, với điện áp cắt tối đa bằng điện áp lưới → cắt tương đối khó khăn hơn.
- Loại này được sử dụng với với động cơ 1 chiều kích từ song song, với phụ tải làm việc gián đoạn và dùng cho việc đổi chiều quay động cơ.
- Loại DC5: sử dụng để khởi động động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp, phụ tải làm việc gián đoạn hoặc hoạt động ở chế độ hãm ngược, với L/R 7,5ms. Dòng điện đóng có thể đạt tới 2,5 Iđm, còn dòng cắt bằng Iđm động cơ, với điện áp trên tiếp điểm khi cắt có thể bằng UđmL nên việc cắt khó khăn hơn. Ví dụ như sử dụng để đảo chiều quay của động cơ.
- Loại DC4: sử dụng cho các loại động cơ 1 chiều kích từ nối tiếp, với L/R khoảng 10ms. Dòng điện khi đóng khoảng 2,5 Iđm, dòng cắt khoảng 1/3 Iđm động cơ, với điện áp trên tiếp điểm khi cắt là 20% UđmL nên việc đóng cắt dễ dàng hơn. Ở loại DC4 cho phép làm việc với tần số thao tác cao hơn.
Khái niệm về Khởi động từ
◼ Là khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng, cắt, đảo chiều quay và bảo vệ quá tải cho phụ tải động cơ điện
◼ Cấu tạo bao gồm contactor và rơle nhiệt lắp trên cùng một mạch. Nếu có 2 contactor để đảo chiều quay ta có khởi động từ kép.
◼ Rơle nhiệt có chức năng bảo vệ quá
tải
◼ Cả mạch thường được bảo vệ dự
phòng bằng cầu chì
27
Các tham số kỹ thuật của khởi động từ
◼ Điện áp định mức Uđm ◼ Dòng định mức Iđm ◼ Công suất làm việc định mức Pđm ◼ Điện áp cuộn dây Ucd đm ◼ Số cực ◼ Số cặp tiếp điểm phụ ◼ Tuổi thọ ◼ Tần số thao tác
28
Đặc tính bảo vệ
Modified by Hoang Anh 29
Khởi động trực tiếp động cơ
Modified by Hoang Anh 30
Khởi động trực tiếp động cơ
Modified by Hoang Anh 31
Khởi động trực tiếp động cơ
Modified by Hoang Anh 32
Khởi động trực tiếp động cơ
Modified by Hoang Anh 33
Khởi động sao-tam giác động cơ
Modified by Hoang Anh 34
Khởi động bằng cách phân đoạn cuộn dây/điện trở stator
Modified by Hoang Anh 35
Khởi động cơ bằng máy biến áp
Modified by Hoang Anh 36
Khởi động cho động cơ không đồng bộ rotor có chổi góp
Modified by Hoang Anh 37
• Làm việc dài hạn → nhiệt độ phát nóng ≤ cho phép.
5. Lựa chọn KĐT
• Làm việc ở chế độ ngắn hạn → cho phép hoạt động với
tần số thao tác lớn, quá tải.
Rơle nhiệt
CTT
Khởi động từ kép và các phụ kiện kèm theo
KHÓA LIÊN ĐỘNG CƠ KHÍ
5. Thông số chính lựa chọn Khởi động từ:
• Công tắc tơ
• Rơle nhiệt 3 pha
Các chức năng và các bộ phận của bộ khởi động động cơ
Modified by Hoang Anh 42
MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
/
/
/
1 L 1
2 L 3
3 L 5
▪ Khởi động đóng/cắt động cơ ▪ Bảo vệ động cơ và thiết bị khi gặp sự cố ▪ Đảm bảo an toàn cho người vận hành ▪ Phát huy tối đa khả năng làm việc liên tục của mạch điện
2
4
6
Cách ly
Cách ly động cơ và mạch điện với nguồn
I >
I > I >
1
3
5
Bảo vệ ngắn mạch
Bảo vệ động cơ và thiết bị khi có sự cố Ngắn mạch
Cách ly & Bảo vệ ngắn mạch
- KM1
6
2
4
Đóng/cắt
5
1
3
Đóng cắt dòng điện tải
- F1
Côngtắctơ (điều khiển)
6
2
4
Bảo vệ động cơ khi quá tải dài hạn
Bảo vệ quá tải
1 V
1 U
1 W
Điều khiển đóng cắt động cơ và tải
Điều khiển công suất
Bảo vệ quá tải hay quá nhiệt
M
Cách thức đấu nối các bộ khởi động động cơ
KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRONG LƯỚI ĐIỆN HẠ ÁP
Lưới điện hạ áp
Cách ly
Cách ly
Đóng cắt
Đóng cắt
Bảo vệ ngắn mạch
Bảo vệ ngắn mạch
Bảo vệ quá tải
Khởi động mềm
Điều khiển công suất
Điều khiển với biến tần
Công dụng của các thiết bị đóng cắt, bảo vệ
Switch (cầu dao)
Cầu dao tải
Công- tắctơ
Rơ le nhiệt
Thiết bị tích hợp
Áptômát kiểu từ điện
Áptômát kiểu từ nhiệt
Cách ly
Đóng cắt
Ngắn mạch
Quá tải
Điều khiển
Bộ khởi động cơ bằng tay – MMS – Manual Motor Starter
L1
L1
L2
L2
L3
L3
ApT
ApT
I I I
I I I
CTT
CTT
RN
Đ
Đ
Loại 3 modul ApT + CTT + RN Loại 2 modul ApT + CTT
Ưu điểm khi sử dụng (MMS)
Bảo vệ tổng hợp MMS
Bảo vệ riêng lẻ
Bảo vệ theo nhóm
70% Không gian tủ được tiết kiệm
30%
100%
60%
Phối hợp các thiết bị bảo vệ
Thời gian
Đặc tính rơle nhiệt
?
2giờ
Dòng cắt của công-tắc-tơ (IEC 947-4)
5 phút
Đặc tính bảo vệ ngắn mạch
Giới hạn nhiệt của RN
20 giây
1 giây
Đặc tính khởi động động cơ và TBĐ
1
4
6
8
10
17 30
Dòng điện K*Iđm
