TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ CÔNG NGHIỆP

====o0o====

BÀI TẬP LỚNMôn học: Trang bị điện - điện tử các máy công nghiệp

ĐỀ TÀI:

Tìm hiểu về động cơ, thiết bị đóng cắt, bảo vệ và các bộ biến đổi trong hệ thống trang bị điện.

Tìm hiểu biến tần Silcovert( hãng Ansaldor)

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Thị Liên Anh

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đình Việt – 20149583

Hà nội, 11-2015

MỤC LỤC

Chương 1. TÌM HIỂU CÁC ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Hiện nay, ta thường phân loại động cơ điện thành 2 nhóm chính đó là:- Động cơ điện một chiều. - Động cơ điện xoay chiều.

1.1. Động cơ điện một chiều.1.1.1 Định nghĩa

- Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều sang năng lượng cơ.

- Kí hiệu trên bản vẽ điện:

Hình 1.1 : Kí hiệu của động cơ trên bản vẽ

1.1.2 Cấu tạo của động cơ điện một chiều

Gồm có 3 phần chính stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), và phần chỉnh lưu ( chổi than và cổ góp).- Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện.- Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều.- Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

1.1.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều

- Khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ trường sẽ tác dụng một lựcvào dòng điện và làm dây dẫn chuyển động.Chiều của lực được xác định bằng quy tắc bàn tay trái. Đây chính là nguyên lý làm việc của động cơ nói chung.

- Với động cơ một chiều : từ trường trong động cơ tạo ra từ các cuộn dây gọi là cuộn cảm hay cuộn kích từ .Do stator của động cơ có đặt các cuộn cảm nên thường gọi là phần cảm.Từ trường do cuộn cảm tạo ra sẽ tác dụng một lực vào các dây dẫn rotor đặt trong các rảnh của rotor khi có dòng điện chạy qua. Cuộn dây này gọi là cuộn ứng. Dòng điện đưa vào cuộn ứng qua các chổi than và cổ góp. Phần rotor mang phần ứng nên gọi là phần ứng.

1.1.4 Phân loại động cơ điện một chiều

Động cơ điện 1 chiều phân loại theo kích từ thành những loại sau:-Kích từ độc lập.-Kích từ song song.-Kích từ nối tiếp.-Kích từ hỗn hợp.Với mỗi 1 loại động cơ điện 1 chiều như trên thì có các ứng dụng khác nhau.

1.1.5 Tìm hiểu về một số động cơ điện một chiều trong thực tế.

a. Động cơ một chiều hãng meidensha

- Hình ảnh thực tế

Hình 1.2 : Động cơ điện một chiều hãng MEIDENSHA

- Thông số in trên nhãn động cơ:

Bảng 1.1 : Nhãn động cơ một chiều MEIDENSHA

Trong đó: Type HE-MRO : là kiểu động cơ.OUTPUT 7.5 KW : là công suất định mức.VOLTS 48 : là điện áp 48VDC.RATING 5 MIN : "trị số danh định 5 phút". Nghĩa là chỉ nên chạy không quá 5 phút liện tục, muốn chạy tiếp phải có thời gian nghỉ nhất định.

b. Động cơ một chiều do Công ty cổ phần chế tạo điện cơ Hà Nội (HEM) sản xuất

Hình 1.3 : Động cơ điện một chiều hãng HEM

- Các thông số vận hành.

Bảng 1.2 : Các thông số vận hành động cơ một chiều HEMCông suất kW 200

Tốc độ vg/ph 800

Điện áp V 440

Điện áp kích từ V 220

Kiểu bảo vệ       

IP23

Cấp cách điện 

H/H

Chế độ 

Dài hạn – S1

Dạng lắp đặt 

IM B3

Kiểu làm mát 

Làm mát bằng quạt gió ngoài

Sen sơ đo nhiệt bộ dây 

Pt100 2 cái

Sen sơ đo nhiệt ổ bi 

Pt100 có 2 cái cho 2 ổ trước và sau

- Lắp đặt:

Động cơ điện 1 chiều là loại trục ngang có kích thước lắp đặt theo yêu cầu làm việc của máy công tác.

Kiểu làm mát: Làm bằng không khí cưỡng bức quạt gió ngoài.

- Điều kiện làm việc bình thường:

+ Nhiệt độ làm việc lớn nhất xung quanh 450C. + Độ cao lớn nhất so với mực nước biển 1000m.

+ Nền móng phải được cách rung với bên ngoài.

+ Đường gió làm mát phải được cách với muối, khí gas, bụi bẩn và rác bẩn.

- Bảo quản và lưu kho bãi:+ Động cơ phải được giữ gìn bảo quản cùng với các tấm bạt che, túi bao phủ như khi bàn giao nguyên trạng và phải được để trong kho trong nhà.

+ Kho chứa động cơ phải sạch sẽ, khô và phải có thông hơi. Các loại khí độc, bụi bẩn, các va chạm mạnh hoặc độ rung bất thường. Động cơ cần phải được bảo vệ để tránh mối và các côn trùng xâm nhập.

+ Kho chứa động cơ phải có nhiệt độ từ 100C đến 500C và độ ẩm không quá 75%.+ Thời gian lưu kho bãi thấp hơn 2 tháng: trong thời gian này khi chuyển tới vị trí lắp đặt mà chưa lắp ngay cần phải để động cơ tránh xa các nguồn gây hại cho động cơ như khí, bụi bẩn, các va đập, rung động mạnh.

+ Nếu điều kiện bảo quản bị độ ẩm cao quá 75% phải tiến hành sấy động cơ. Để tránh sự xâm nhập của độ ẩm vào động cơ cần đo và kiểm tra nhiệt độ sau khi đóng sấy, nhiệt độ này cần được duy trì cao hơn nhiệt độ môi trường khoảng 5 đến 100C là được.

c. Động cơ điện một chiều hãng EXCEM của Hàn Quốc

Hình 1.4 : Động cơ điện 1 chiều hãng EXCEM

- Kích thước động cơ:

Hình 1.5 : Kích thước động cơ điện một chiều hãng EXCEM

- Đặc điểm động cơ:

Bảng 1.3 : Đặc điểm động cơ một chiều hãng EXCEM

- Đường đặc tính:

Hình 1.6: Đường đặc tính của động cơ một chiều hãng EXCEM

1.2 Động cơ điện xoay chiều

1.2.1 Định nghĩa

Động cơ điện xoay chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện xoay chiều.

1.2.2 Phân loại động cơ điện xoay chiều

Động cơ gồm có hai phần chính là stator và rotor. Stato gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành tròn để tạo ra từ trường quay. Rôto hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.

Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto được trục máy truyền ra ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác.

Động cơ điện xoay chiều được sản xuất với nhiều kiểu và công suất khác nhau. Theo sơ đồ nối điện có thể phân ra làm 2 loại: động cơ 3 pha và 1 pha, và nếu theo tốc độ có động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ.a. Động cơ điện xoay chiều một pha

Dựa theo nguyên tắc của động cơ không đồng bộ ba pha, người ta chế tạo được những động cơ không đồng bộ một pha. Stato của loại động cơ này gồm hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc, một dây nối thẳng với mạng điện, dây kia nối với mạng điện qua một tụ điện. Cách mắc như vậy làm cho hai dòng điện trong hai cuộn dây lệch pha nhau và tạo ra từ trường quay. Động cơ không đồng bộ một pha chỉ đạt được công suất nhỏ, nó chủ yếu được dùng trong các dụng cụ gia đình như quạt điện, máy hút bụi, máy bơm nước…

b. Động cơ điện xoay chiều ba phaTừ trường quay được tạo ra bằng cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba nam châm điện đặt lệch nhau trên một vòng tròn. Cách bố trí các cuộn dây tương tự như trong máy phát điện ba pha, nhưng trong động cơ điện người ta đưa dòng điện từ ngoài vào các cuộn dây 1, 2, 3.

Khi mắc động cơ vào mạng điện ba pha, từ trường quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto được trục máy truyền ra ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác.

c. Động cơ không đồng bộ

Cơ cấu động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB) tuỳ theo kiểu loại vỏ bọc kín hoặc hở, là do hệ thống làm mát bằng cánh quạt thông gió đặt ở bên trong hay bên ngoài động cơ.Nhìn chung ĐCKĐB có hai phần chính là phần tỉnh và phần quay.- Phần tĩnhPhần tĩnh hay còn gọi là stato gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn+ Lõi thép:Là bộ phận dẩn từ của máy có dạng hình trụ rổng, lõi thép được làm bằng các láthép kỹ thuật điện dày 0,35 đén 0,5 mm, được dập theo hình vành khăn, phía trong cóxẻ rảnh để đặt dây quấn và được sơn phủ trước khi ghép lại.+ Dây quấn:Dây quấn stato làm bằng dây đồng hoặc dây nhôm (loại dây email) đặt trong các rảnh của lõi thép.Hai bộ phận chính trên còn có các bộ phận phụ bao bọc lõi thép là vỏ máy được làm bằng nhôm hoặc gang dùng để giử chặt lõi thép phía dưới là chân đế để bắt chặt vào bệ máy, hai đầu có hai nắp làm bằng vật liệu cùng loại với vỏ máy, trong nắp có ổ đỡ (hay còn gọi là bạc) dùng để đở trục quay của rôto.- Phần quay.Hay còn gọi là rôto, gồm có lõi thép, dây quấn và trục máy.+ Lõi thép:Có dạng hình trụ đặc làm bằng các lá thép kỹ thuật điện, dặp thành hình dĩa và ép chặt lại, trên mặt có các đường rãnh để đặt các thanh dẩn hoặc dây quấn. Lõi thép được ghép chặt với trục quay và đặt trên hai ổ đở của stato.+ Dây quấn:

Trên rôto có hai loại: rôto lồng sóc và rôto dây quấn.- Loại rôto dây quấn có dây quấn giống như stato, loại này có ưu điểm là môment quay lớn nhưng kết cấu phức tạp, giá thành tương đối cao.- Loại rôto lồng sóc: kết cấu của loại này rất khác với dây quấn của stato. Nó được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh của rôto, tạo thành các thanh nhôm và được nối ngắn mạch ở hai đầu và có đúc thêm các cánh quạt để làm mát bên trong khi rôto quay.Phần dây quấn được tạo từ các thanh nhôm và hai vòng ngắn mạch có hình dạng như một cái lồng nên gọi là rôto lồng sóc. Các đường rãnh trên rôto thông thường được dập xiên với trục, nhằm cải thiện đặt tính mở máy và giảm bớt hiện tượng rung chuyển do lực điện từ tác dụng lên rôto không liên tục. Nguyên lý hoạt động.Muốn cho motor giảm tốc làm việc, stato của động cơ cần được cấp dòng điện xoay chiều. Dòng điện qua dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ:n=60. f/p (vòng/phút)trong đó: f- là tần số của nguồn điệnp- là số đôi cực của dây quấn stato Trong quá trình quay từ trường này sẽ quét qua các thanh dẩn của rôto, làm xuất hiện sức điện động cảm ứng. Vì dây quấn rôto là kín mạch nên sức điện động này tạo ra dòng điện trong các thanh dẩn của rôto. Các thanh dẩn có dòng điện lại nằm trong từ trường, nên sẽ tương tác với nhau, tạo ra lực điện từ đặc vào các thanh dẩn.Tổng hợp các lực này sẽ tạo ra môment quay đối với trục rôto, làm cho rôto quay theo chiều của từ trường.Khi ĐC làm việc, tốc độ của rôto (n) luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường (n1) ( tứclà n<n1). Thực vậy, nếu n=n1 thì rôto sẽ quay đồng bộ với từ trường, giữa từ trường và thanh dẩn rôto không còn chuyển động tương đối. Lúc đó sức điện động cảm ứng không hình thành, không có dòng điện trong các thanh dẩn do đó lực điện từ củng như môment quay điều bị triệt tiêu.Kết quả là rôto quay chậm lại nên luôn nhỏ hơn n1, vì thế động cơ được gọi là động cơ không đồng bộ.Độ sai lệch giữa tốc độ rôto và tốc độ từ trường được goi là hệ số trược, ký hiệu là: S và được tính bằng:Thông thường hệ số trược vào khoảng 2% đến 10%.

d. Động cơ đồng bộ

Động cơ đồng bộ là động cơ mà có tốc độ quay của rotor bằng tốc độ quay của từ trường.

Tốc độ quay của rotor được xác định bằng công thức sau:

với   là tốc độ của rotor (đơn vị rpm),   là tần số của dòng điện xoay chiều vào (bằng Hz) và   là số cực từ.

Cấu tạo: máy điện đồng bộ cũng như máy điện khác,gồm có 2 phần: phần quay,và phần tĩnh.Cuộn kích từ có thể đặt ở roto hoặc stato nhưng do khó khăn về gia công

(do sử dụng nhiều tiếp xúc điện như: chổi than,vành trượt…) nên phần lớn các máy đồng bộ có cuộn kích từ đặt ở roto,chỉ một số trường hợp đặc biệt thì cuộn kích từ mới đặt ở stato (khi đó phần cảm lại là phần tĩnh (stato),còn roto đóng vai trò là phần ứng).

1.2.3 Một số động cơ điện xoay chiều có trong thực tếTrước hết ta sẽ tìm hiểu về cách lựa chọn động cơ như thế nào cho hợp lý:

- Đối với phụ tải không có yêu cầu điều chỉnh tốc độ, mômen khởi động không lớn, công suất dưới 100kW thì nên chọn lọai động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc. Động cơ dễ vận hành  và giảm các thiết bị điện kèm theo so với các loại động cơ khác.

-  Khi chọn động cơ phải chọn sao cho sử dụng được gần hết công suất (Thông thường chọn công suất động cơ bằng 1,3 lần so với công suất tải đặt lên trục động cơ)

-  Tốc độ của động cơ phải chọn sao cho phù hợp với tốc độ máy công tác.- Điện áp của động cơ nên chọn điện áp phù hợp với điện áp lưới điện.-  Chọn các thiết bị bảo vệ kèm theo như tủ điện  đóng cắt phù hợp công suất động cơ,

cấp bảo vệ nổ, làm việc có độ tin cậy cao.-  Môi trưòng làm việc ẩm, có nhiều bụi nên chọn động cơ kiểu kín cấp bảo vệ "IP55”.

a. Động cơ điện một pha của Công ty cổ phần chế tạo điện cơ Hà Nội (HEM)

Hình 1.7: Động cơ điện xoay chiều HEM

- Dòng sản phẩm động cơ điện 1 pha của HEM có dải tốc độ từ 1400 – 2950 vg/ph và công suất từ 0.25 kW – 2.2 kW, bao gồm 4 loại chính:

o Động cơ 1 pha có tụ điện làm việc (ký hiệu KCL),o Động cơ 1 pha khởi động bằng điện trở (ký hiệu KCR),o Động cơ 1 pha có tụ khởi động và tụ làm việc (ký hiệu KCT),o Động cơ 1 pha có tụ khởi động (ký hiệu KCK).

- Kích thước lắp đặt và kích thước chiếm chỗTa có một số bản vẽ của các loại sản phẩm như sau:

- Để có thể xác định được kích thước lắp đặt và kích thước chiếm chỗ, cũng như biết được tên của loại máy, ta sẽ sử dụng bảng sau: ( đơn vị : mm)Bảng 1.4: Kích thước của động cơ điện xoay chiều

-Tiếp theo ta sẽ có bảng đặc tính kỹ thuật của các loại sản phẩm như sau:Bảng 1.5: Đặc tính kỹ thuật của động cơ điện xoay chiều

b. Động cơ điện roto lồng sóc 1 pha, 3 pha của Công ty cổ phần chế tạo điện cơ Hà Nội (HEM)

Hình 1.8: Động cơ điện roto lồng sóc HEM

Thông số kỹ thuậtTốc độ đồng bộ: 1500 vòng/phútSố cực: 2P=4Điện áp:220/380 (V)Dòng điện: 1.4/0.8 (A)Khối lượng: 10.5 (kg)Hệ số công suất: 0.77

Lắp đặt:- Bảo đảm độ đồng tâm giữa 2 trục khi ghép bằng khớp nối. Đảm bảo độ song song giữa 2 trục nếu truyền lực bằng puly và dây đai. Dây đai không được quá căng để tránh lực ghì đầu trục, ảnh hưởng xấu đến ổ trục.

- Khớp nối hoặc puly phải được gia công đúng quy cách. - Puly được lắp vào trục bằng phương pháp gia nhiệt hoặc đóng trực tiếp vào đầu trục. Lưu ý khi đóng puly vào trục phải có biện pháp chống đầu trục phía sau động cơ tránh làm hỏng bi và các thiết bị khác. - Hệ thống máy sau khi lắp khớp nối hoặc puly phải đảm bảo đồng trục. Sau khi lắp, quay puly phải nhẹ nhàng, trơn tru. Nếu lắp ráp không tốt sẽ dẫn đến hiện tượng gẫy trục. - Động cơ được lắp đặt ở nơi thoáng mát, khô ráo, không bị ảnh hưởng của hơi nước, hóa chất làm giảm độ bền của động cơ ( trừ những động cơ được chế tạo đặc biệt có ký hiệu mã riêng). - Đường thông gió của động cơ điện roto lồng sóc 1 pha , 3 pha (nắp gió, cánh tản nhiệt) không được có vật cản.

Kiểm tra trước khi vận hành: Sau khi lắp đặt xong động cơ điện roto lồng sóc 1 pha , 3 pha cần phải kiểm tra theo các bước sau đây rồi mới cho vận hành: a, Kiểm tra phần cơ khí -Các mối ghép cơ khí phải đảm bảo chắc chắn và đúng yêu cầu kỹ thuật như đảm bảo độ đồng tâm giữa hai trục khi ghép bằng các khớp nối, đảm bảo độ song song giữa 2 trục nếu truyền lực bằng puly và dây đai… dây đai không được quá căng để tránh lực ghì đầu trục,  ảnh hưởng xấu đến ổ trục.

- Dùng phương pháp nào đó để quay trục động cơ được ít nhất một vòng mà không bị vướng hoặc va chạm giữa phần quay và phần tĩnh.

Các bu lông, ốc vít trên động cơ và máy công tác phải được xiết chặt đảm bảo tốt.

b, Kiểm tra phần điện :

- Mở nắp hộp cực của Động cơ điện roto lồng sóc 1 pha , 3 pha , tác rời ba pha stato sau đó dùng megom 500V kiểm tra điện trở cách điện pha-pha và pha-vỏ. Điện trở cách điện phải đặt giá trị:

- Nếu điện trở cách điện không đạt thì phải sấy lại bộ dây stato cho tới khi đạt giá trị  Rcđ mới cho nối điện để vận hành.

Chú ý:

Vỏ Động cơ điện roto lồng sóc 1 pha , 3 pha phải được nối với trung tính của lưới điện (mát) qua bu lông tiếp địa gắn trên thân máy.Dây đấu khi có điện, không được chạm mát và chạm nhau.

Dây đấu phải đảm bảo cách điện và tiết diện không nhỏ hơn giá trị cho trong bảng sau:

Bảng 1.6 : Tiết diện dây đấu theo công suất của động cơ xoay chiều

STT Công suất Tổng tiết diện dây đấu của 1 pha cho đông cơ (mm2)1 Đến 3kW 42 Đến 7,5kW 63 Đến 11 kW 104 Đến 15kW 165 Đến 30kW 256 Đến 45kW 357 Đến 55kW 508 Đến 90kW 709 Đến 110kW 9810 Đến 132kW 12011 Đến 160kW 15012 Đến 250kW 240

Sơ đồ đấu bản cực Stato: điện áp 220V/380V (hoặc 380V/660V) a. Động cơ có điện áp vận hành ghi trên nhãn là 220/380V

Hình 1.9: Sơ đồ đấu bản cực Stato với điện áp 220V/380V b.Động cơ có điện áp vận hành ghi trên nhã là 380/660V:

Hình 1.10: Sơ đồ đấu bản cực Stato với điện áp 380V/660V

Vận hành:

Kiểm tra chiều quay. Muốn thay đổi chiều quay của Động cơ điện roto lồng sóc 1 pha , 3 pha thì đổi nối 2 trong ba pha của nguồn cung cấp. Sau quá trình khởi động, động cơ chạy êm, không rung, không có tiếng kêu lạ thì động cơ có thể làm việc tốt. Nếu quá trình xả ra một trong các hiện tượng nêu trên thì phải dừng máy và kiểm tra lại phần cơ khí và phần điện. Trong suốt quá trình làm việc của động cơ người vận hành phải luôn quan sát trạng thái làm việc của động cơ tránh trường hợp đáng tiếc có thể xảy ra.

Bảo quản: Sau một thời gian vận hành động cơ có thể dừng làm việc một thời gian dài. Trong quá trình này cần phải bảo quản động cơ theo phương pháp dưới đây:

Luôn làm vệ sinh sạch sẽ bên ngoài Động cơ điện roto lồng sóc 1 pha , 3 pha , tránh bụi bẩn bám ở ngoài động cơ gây gỉ sét làm mấy mỹ quan động cơ. Bảo quản động cơ ở nơi khô ráo tránh các ảnh hưởng bên ngoài như mưa, môi trường ẩm thấp để hạn chế sự suy giảm điện trở các điện của bộ dây stato.

Bảo dưỡng:

Động cơ điện roto lồng sóc 1 pha , 3 pha cần được kiểm tra và thay mỡ định kỳ sau 720 giờ làm việc liên tục. Đối với các động cơ không có nắp mỡ ( dùng vòng bi có nắp chắn mỡ) thì sử dụng hết tuổi thọ của vòng bi ( khoảng 20.000 đến 30.000 giở).

Thường xuyên kiểm tra xiết chặt các bu lông, đai ốc và tra dầu mỡ để đảm bảo chất lượng các mối ghép.

c. Động cơ điện không đồng bộ 1 pha roto lồng sóc của Công ty cổ phần chế tạo máy điện Việt Nam- Hungari (VIHEM)

Hình 1.11 : Động cơ điện không đồng bộ 1 pha roto lồng sóc VIHEM

Trong đó:01 Thân động cơ                                  10 Cánh quạt gió ngoài02 Trục động cơ                                   11 Nắp ổ lăn ngoài sau03 Nắp ổ lăn ngoài trước                     12 Nắp che quạt gió04 Năp trước                                         13 Thân hộp cực05 Móc cẩu                                           14 Nắp hộp cực06 Cum lõi thép STATO                      15 Ống ra dây07 Cụm lõi thép RÔTO                        16 Then đầu trục08 Nắp sau                                            17 Vít tiếp địa09 Vòng bi

- Ta có kích thước lắp đặt và kích thước chiếm chỗ như sau:

Bảng 1.7 : Kích thước lắp đặt động cơ điện không đồng bộ 1 pha roto lồng sóc

- Tiếp theo ta có thông số kỹ thuật:

Bảng 1.8: Thông số kỹ thuật động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc

- Ta sẽ tìm hiểu về cách đọc nhãn thông số kỹ thuật của động cơ theo tiêu chuẩn Việt Nam:Ví dụ ta có nhãn dán của động cơ không đồng bộ hãng VIHEM như sau:

Hình 1.12 : Nhãn dán của động cơ không đồng bộ VIHEM

1. Kiểu KCK90L4- Ký tự KCL: Động cơ điện 1 pha có tụ điện làm việc.(tụ ngậm) - Ký tự KCK: Động cơ điện 1 pha công tắc ly tâm (tụ điện khởi động). - Số 100: Chỉ chiều cao từ chân đế động cơ đến tâm trục quay (mm) - Ký hiệu bằng chữ S; M; L chỉ kích thước lắp đặt theo chiều dài thânS: Chiều dài thân, kích thước lắp đặt thân ngắn.M: Chiều dài thân, kích thước lắp đặt thân trung bình.L: Chiều dài thân, kích thước lắp đặt thân dài.Đối với động cơ có chiều cao tâm trục quay dưới 90mm. Ký hiệu bằng các chữ cái A,B,C. Với cùng cỡ thân có nhiều công suất thì sau ký hiệu cỡ thân có thêm a, b, c theo chiều công suất tăng dần.- Số cuối cùng chỉ số đôi cực động cơ:Số 2: Động cơ có số 2 cực (đôi cực 2p=2 ) tương ứng với tốc độ 3000vg/ph.Số 4: Động cơ có số 4 cực (đôi cực 2p=4 ) tương ứng với tốc độ 1500vg/ph.

2. Ký hiệu ~1 pha: Động cơ sử dụng lưới điện xoay chiều 1 pha3. Ký hiệu 50Hz : Tần số lưới điện xoay chiều 50Hz.4. Ký hiệu cấp: Chỉ cấp cách điện.

- Cấp B: Nhiệt độ cho phép lớn nhất của cuộn dây động cơ là 130oC- Cấp F: Nhiệt độ cho phép lớn nhất của cuộn dây động cơ là 1550C5. Ký hiệu IP : Cấp bảo vệ động cơ với bên ngoài.- IP23: Động cơ kiểu hở (nước và bụi vào được bên trong cuộn dây)- IP44: Động cơ kiểu kín (Bảo vệ được giọt nước rơi vào bất kỳ hướng nào, bảo vệ được vật lạ kích thước F1mm không thâm nhập vào động cơ).6. Ký hiệu HP, CV, kW:Công suất trên trục động cơ kW hay mã lực HP. (1HP = 1CV = 736W)7. η% : Hiệu suất của động cơ tính theo phần trăm công suất đầu vào.8. CosΦ: Hệ số công suất của động cơ điện.9. Điện áp định mức (V) cấp cho động cơ.10. Dòng điện dây định mức (A) của động cơ.11.Vg/ph: Tốc độ quay trên trục động cơ vòng /phút (R.P.M).12.mF/V~: Giá trị điện dung của tụ điện/điện áp xoay chiều cho phép lớn nhất để tụ điện làm việc được ở chế độ dài hạn mà không bị đánh thủng.13.Khối lượng động cơ (kg).14.N0 Số xuất xưởng, năm sản xuất.

Chương 2. CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ MẠCH ĐIỆN

2.1. Cầu dao 2.1.1 Khái quát và công dụng 

  Cầu dao là một khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện bằng tay, được sử dụng trong các mạch điện có nguồn dưới 500V, dòng điện định mức có thể lên tới vài KA. 

Khi thao tác đóng ngắt mạch điện, cần đảm bảo an toàn cho thiết bị dùng điện. Bên cạnh, cần có biện pháp dập tắt hồ quang điện, tốc độ di chuyển lưỡi dao càng nhanh thì hồ quang kéo dài nhanh, thời gian dập tắt hồ quang càng ngắn. Vì vậy khi đóng ngắt mạch điện, cầu dao cần phải thực hiện một cách dứt khoát. 

Thông thường, cầu dao được bố trí đi cùng với cầu chì để bảo vệ ngắn mạch cho mạch điện. 

2.1.2. Cấu tạo  Phần chính của cầu dao là lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi, được làm bằng hợp kim của đồng, ngoài ra bộ phận nối dây cũng làm bằng hợp kim đồng. 

Hình 2.1: Cầu dao thông thường

Do tốc độ kéo bằng tay không thể nhanh được nên người ta làm thêm lưỡi dao phụ. Lúc dẫn điện thì lưỡi dao phụ cùng lưỡi dao chính được kẹp trong ngàm. 

Hình 2.2 : Cầu dao có cầu dao phụ 2.1.3. Nguyên lý hoạt động của cầu dao cắt nhanh  Khi thao tác trên cầu dao, nhờ vào lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi, mạch điện được đóng ngắt. Trong quá trình ngắt mạch, cầu dao thường xảy ra hồ quang điện tại đầu lưỡi dao và điểm tiếp xúc trên hệ thống kẹp lưỡi. Người sử dụng cần phải kéo lưỡi dao ra khỏi kẹp nhanh để dập tắt hồ quang.  Do tốc độ kéo bằng tay không thể nhanh được nên người ta làm thêm lưỡi dao phụ. Lúc dẫn điện thì lưỡi dao phụ cùng lưỡi dao chính được kẹp trong ngàm. 

Khi ngắt điện, tay kéo lưỡi dao chính là trước còn lưỡi dao được kéo căng ra và tới một mức nào đó sẽ bật nhanh kéo lưỡi dao phụ ra khỏi ngàm một cách nhanh chóng. Do đó, hồ quang được kéo dài nhanh và hồ quang bị dập tắt trong thời gian ngắn. 2.1.4. Phân loại  Phân loại cầu dao dựa vào các yếu tố sau: - Theo kết cấu: cầu dao được chia làm loại một cực, hai cực, ba cực hoặc bốn cực. - Cầu dao có tay nắm ở giữa hoặc tay ở bên. Ngoài ra còn có cầu dao một ngả, hai ngả được dùng để đảo nguồn cung cấp cho mạch và đảo chiều quay động cơ. - Theo điện áp định mức: 250V, 500V. - Theo dòng điện định mức: dòng điện định mức của cầu dao được cho trước bởi nhà sản xuất (thường là các loại 10A, 15A, 20A, 25A, 30A, 60A, 75A, 100A, 150A, 200A, 350A, 600A, 1000A...). - Theo vật liệu cách điện: có loại đế sứ, đế nhựa, đế đá. - Theo điều kiện bảo vệ: loại có nắp và không có nắp (loại không có nắp được đặt trong hộp hay tủ điểu khiển). - Theo yêu cầu sử dụng: loại cầu dao có cầu chì bảo vệ ngắn mạch hoặc không có cầu chì bảo vệ.  Các ký hiệu của cầu dao:- Kí hiệu của cầu dao:Bảng 2.1 : Ký hiệu của cầu dao

- Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ: 

  

- Ký hiệu cầu dao có cầu chì bảo vệ: 

  2.1.5. Các thông số định mức của cầu dao  - Chọn cầu dao theo dòng điện định mức và điện áp định mức: • Gọi Itt là dòng điện tính toán của mạch điện. • Unguồn là điện áp nguồn của lưới điện sử dụng. • Iđm cầu dao = Itt • Uđm cầu dao = Unguồn  2.1.6. Một số cầu dao thường dùng trong thực tế

- Để mua được một cầu dao tốt và đúng quy cách, ta cần lưu ý: + Khi mua cầu dao cần phải xem xét độ bền của các chi tiết cơ khí, cụ thể là : lưỡi dao, ngàm tiếp xúc cần phải đầy đặn và phẳng phiu. Các bộ phận của cầu dao phải được cố định chắc chắn, không xộc xệch và đúng vị trí. + Trong cầu dao, dòng điện sẽ chạy qua các phần sau đây : các cực đấu dây, chỗ tiếp xúc giữa ngàm và lưỡi dao, trục quay của tay gạt. Nếu các chi tiết này tiếp xúc không tốt, khi vận hành cầu dao sẽ bị phát nóng và dẫn đến hư hỏng. Để thoả mãn các yêu cầu trên, các ốc xiết dây phải chặt khít để khi xiết mạnh không bị tuột răng. Khi cầu dao ở trạng thái đóng, các ngàm phải ôm chặt các lưỡi dao. Riêng đối với cầu dao 3 pha thì khi đóng, 3 lưỡi dao cần phải tiếp xúc một lần để đảm bảo cho động cơ không bị sốc khi khởi động. Trục quay của tay gạt phải chặt chẽ để khi dòng điện chạy qua không bị phát nóng.+ Ngoài ra, đế cầu dao và chuôi tay gạt có thể được làm bằng nhựa hoặc bằng sứ, điều đó không quan trọng vì mỗi loại có ưu, nhược điểm riêng. Loại bằng nhựa có ưu điểm là nhẹ, cách điện tốt nhưng không chịu được nhiệt độ cao. Loại bằng sứ chịu nhiệt tốt, nhưng hay mẻ hoặc vỡ.+ Cần lưu ý : Trước khi mua cầu dao cho các máy móc nông nghiệp cần phải biết máy đó sử dụng điện 1 pha hay 3 pha và điện áp định mức là bao nhiêu. Muốn biết điện áp định mức phải căn cứ vào đường điện mà chúng ta cần lắp cầu dao. Để đảm bảo an toàn, điện áp định mức của cầu dao 1 pha thường là 450 V hoặc 600 V. Điện áp định mức thường được ghi trên tay gạt của cầu dao.

- Cầu dao đảo Vinakip( Việt Nam)

Hình 2.3: Cầu dao đảo Vinakip

2.2 Cầu chì

2.2.1 Khái niệm và kí hiệu Cầu chì(Fuse) là một phần tử hay thiết bị bảo vệ mạch điện bằng cách làm đứt mạch điện. Cầu chì được sử dụng nhằm phòng tránh các hiện tượng quá tải trên đường dây gây cháy, nổ. Kí hiệu cầu chì:

Hình 2.4 : Ký hiệu cầu chì

2.2.2 Cấu tạo và phân loại

Hình 2.5 : Một số loại cầu chì

Cấu tạo chung của một chiếc cầu chì là một dây chì mắc nối tiếp với hai đầu dây dẫn trong mạch điện. Vị trí lắp đặt cầu chì là ở sau nguồn điện tổng và trước các bộ phận của mạch điện, mạng điện cần được bảo vệ như các thiết bị điện,… 

Các thành phần còn lại bao gồm: hộp giữ cầu chì, các chấu mắc, nắp cầu chì, v.v… được thay đổi tùy thuộc vào loại cầu chì cũng như mục đích thẩm mỹ.

Cầu chì khá đa dạng về chủng loại: cầu chì sứ, cầu chì ống, cầu chì hộp, cầu chì ống, cầu chì cao áp, hạ áp… tùy theo môi trường hoạt động và chất liệu trực quan mà phân loại riêng biệt.

2.2.3 Công dụng của cầu chì

Dây cầu chì được tạo thành từ rất nhiều kim loại nóng chảy, đặc điểm lớn nhất của nó là dễ nóng chảy hơn bất kỳ một kim loại nào. Như vậy, khi đường điện được lắp dây cầu chì nếu không may dây đường điện bị hỏng, nguồn điện quá lớn, dây cầu chì sẽ nóng chảy trước tiên rồi cắt nguồn điện. Các thiết bị điện, đường dây điện sẽ tránh bị chập mạch, hỏng hóc và cũng đảm bảo an toàn, tránh các tai nạn về điện cho con người.

Vì thế mà cầu chì được ứng dụng rộng rãi trong các mạch điện gia dụng, các đường dây tải điện.

Khi cầu chì bị đứt ( gọi là cầu chì bị cháy), người dùng nên nhanh chóng thay cầu chì mới. Không nên vì tiếc rẻ mà thay dây cầu chì bị đứt bằng các loại dây dẫn điện khác, như đồng, kẽm, thiếc… Điều này vô cùng nguy hiểm, vì các nguyên liệu này khó nóng chảy, cho nên nguy cơ gây cháy nổ bất ngờ là rất lớn.

2.2.4. Một số cầu chì trong thực tếa. Cầu chì Bussmann C10G

Hình 2.6: Cầu chì Bussmann C10G

- Nhà sản xuất: Bussmann- Xuất sứ: Đức- Model: C10G2- Dòng điện định mức: 2A- Dòng cắt: IR: 120kA - Điện áp định mức: 500VAC- Kích thước:10.3mm x 38 mm- Ứng dụng:Bảo vệ mạch, điều khiển công nghiệp

b. Cầu chì SCHNEIDER (bao gồm vỏ cầu chì và ruột cầu chì)- Vỏ cầu chì

Hình 2.7 : Cầu chì SCHNEIDER

+ Cầu chì bảo vệ mạch điện điều khiển hoặc máy biến áp + Chịu được dòng điện ngắn mạch lên đến 120kA/500V và 80kA/690V. + Điện áp làm việc lên đến 690VAC. + Kích thước đa dạng 8.5 x 31.5, 10 x 38, 14 x 51, 22 x 58.

- Ruột cầu chì

Dãy công suất rộng từ 0.16A đến 125ACó rất nhiều loại:+ Với 400VAC : 1A, 2A, 4A, 6A, 8A, 10A, 25A, 32A.+ Với 500VAC : 0.16A, 0.25A, 0.5A, 1A, 2A, 4A, 6A, 8A, 10A, 12A, 16A, 20A…+ Với 690VAC : 40A, 50A, 63A, 80A, 100A, 125A….

2. 3 .Áp tô mát 2.3.1. Khái niệm

Aptomat (còn gọi là MCB hay MCCB) là khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện (1 pha, 3 pha) có công dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp, ... của mạch điện. - Các ký hiệu của Aptomat: Bảng 2.2 : Các ký hiệu của Aptomat

- Các ký hiệu khác:

2.3.2 Cấu tạo : Aptomat thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang) hoặc ba tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang). Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang. Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện. Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính. 

2.3.3. Nguyên lý hoạt động :

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, Aptomat được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm tiếp điểm động. Bật Aptomat ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phàn ứng 4 không hút. Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 sẽ hút phàn 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 Aptomat được mở ra, mạch điện bị ngắt.

2.3.4 Phân biệt MCB và MCCB: Để lựa chọn và sử dụng các thiết bị trên, chúng ta nên tham khảo thông tin của từng loại sản phẩm:

 - MCCB (moulded case circuit breakers) : Áp tô mát kiểu khối. Đây là dạng CB tiêu chuẩn chủ yếu dùng trong công nghiệp, mạch động lực.- MCB (Minature Circuit Breaker) : Áp tô mát loại nhỏ. Đây là dạng CB thu gọn (mini) chủ yếu dùng trong gia dụng, mạch điều khiển.Có nhiều nguyên cứu về việc phân biệt giữa MCB và MCCB. Tuy nhiên về khía cạnh dân dụng, kinh tế người ta phân biệt hai loại này dựa vào các yếu tố sau:- MCB: dòng điện không vượt quá 100A, điện áp dưới 1.000V- MCCB: dòng điện có thể lên tới 1.000A, điện áp dưới 1.000V

- MCCB là dạng vỏ đúc trong một hộp,MCB là các tép ghép lại.a. Công dụng: dùng để đóng ngắt mạch điện khi có sự cố quá tải, ngắn mạch, bảo vệ an toàn cho con người và cho thiết bị sử dụng điện.b. Cách lựa chọn: có nhiều cách lựa chọn MCB, MCCB. Tuy nhiên, dù cách nào thì chúng cũng phải thỏa mãn điều kiện IB< In < IZ và ISCB > ISCTrong đó:

 - IB là dòng điện tải lớn nhất;

 - In là dòng điện định mức của MCB, MCCB;

 - IZ là dòng điện cho phép lớn nhất của dây dẫn điện (được cho bởi nhà sản xuất);

 - ISCB là dòng điện lớn nhất mà MCB, MCCB có thể cắt;

 - ISC là dòng điện ngắn mạch.Ví dụ: Một tải một pha sử dụng nguồn điện 220V có dòng điện lớn nhất là 13A và dòng điện ngắn mạch tính toán được là 5KA. Thì ta chọn MCB và dây dẫn như sau: MCB Comet CM216A có dòng định mức là 16A, cường độ cắt lớn nhất là 6KA và dây dẫn Cadivi 2 x 2,5mm2 có dòng cho phép lớn nhất là 18A. Chúng ta nên chọn MCB, MCCB của các nhà sản xuất có uy tín trên thị trường hiện nay như Comet, Clipsal, Hager... vì những sản phẩm này được sản xuất và kiểm tra dưới những điều kiện, tiêu chuẩn khắt khe theo tiêu chuẩn quốc tế. Đối với trường hợp kém chất lượng thì nên thay cái mới, không nên sửa chữa.

2.3.5 Một số áp tô mát trong thực tế

Việc lựa chọn áptômát, chủ yếu dựa vào :Dòng điện tính toán đi trong mạch; Dòng điện quá tải; Tính thao tác có chọn lọc.

Ngoài ra lựa chọn áptômát còn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải và áptômát không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn (thường xảy ra trong điều kiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động, dòng điện đỉnh trong phụ tải công nghệ)

a, MCB của hãng Hager (Pháp)

Hình 2.8 : MCB của hãng Hager

Thông số kĩ thuật: bao gồm dòng cắt, dòng điện và các số pha.

Bảng 2.3 : Thông số kỹ thuật MCB của hãng Hager

b, MCB LS/BKH/3P/125A/10KA của Hàn Quốc

Hình 2.9 : MCB LS/BKH/3P/125A/10KA của Hàn Quốc

Thông số kỹ thuật:

- Loại: 3 pha- Dòng điện định mức (A): 125- Công suất định mức (Kw): 0- Dòng cắt (kA): 10- Xuất xứ: Hàn Quốc- Số cực: 1p,1p+N,2p,3p,3p+N,4p- Dòng cắt định mức In = 63, 80, 100, 125 A- Dòng cắt ngắn mạch Icu:

+ 1 pole: 10 kA (230/400VAC) + 2~4 pole: 10 kA (400VAC)

- Độ bền điện: 6000 lần (đóng/cắt)- Cách lắp đặt: trên DIN rail 35mm- Kích thước:

Hình 2.10 : Kích thước MCB LS/BKH/3P/125A/10KA của Hàn Quốc

c, MCCB của hãng Hager(Pháp)

Hình 2.11 : MCCB của hãng Hager(Pháp)

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2.4 : Thông số kỹ thuật MCCB của hãng Hager(Pháp)

d, MCCB của Mitsubishi NF125-SW

Hình 2.12 : MCCB của Mitsubishi NF125-SW

CB Mitsubishi NF125-SV 80ADòng định mức: 50, 63, 80, 100, 125 A.Số cực: 2, 3 P.Dòng ngắn mạch 380V: 10/5 kA.Tiêu chuẩn IEC 60947-2.Các đặc tính hoạt động khác nhau giữa AC và DC cho các sản phẩm tương thích với cả AC và DC.Sử dụng hai cực cho các sản phẩm ba và bốn cực. Trong trường hợp này thì không sử dụng cực trung tính của các sản phẩm bốn cực..Trong trường hợp của NF250-SV, ba và bốn cực có thể được sử dụng cho đến 500 và 600VDC

2.4 Contactor ( Công tắc tơ) và khởi động từ

2.4.1 Khái niệm

- Contactor là một khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm, tạo liên lạc trong mạch điện bằng nút nhấn.

- Khởi động từ (KĐT) là một loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng–ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải.Khởi động từ có một Contactor (CTT) gọi là khởi động từ đơn thường để đóng- ngắt động cơ điện. Khởi động từ có hai contactor gọi là khởi động từ kép dùng để thay đổi chiều quay của động cơ gọi là khởi động từ đảo chiều. Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắp thêm cầu chì.

Kí hiệu:

2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

a. Cấu tạo : Contactor

Hình 2.13 : Cấu tạo của Contactor Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: Cơ cấu điện từ (nam châm điện), hệ thống dập hồ quang (tiếp điểm chính và phụ)-  Nam châm điện: gồm 4 thành phần+ Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm+ Lõi sắt (mạch tò) của nam châm gồm 2 phàn: phàn cố định và phàn nắp di động. Lõi thép nam châm có dạng EE, EI hay CI+ Lò xo phản lực: có tác dụng đẩy phần nắp di động mở về vị trí ban đầu khi ngừng cung cấp điện vào cuôn dây.- 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 loại đặt cạnh hai bên tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là tiếp điểm chính của Contactor.- Hệ thống tiếp điểm của Contactor :+ Tiếp điểm chính: có khả năng cho dòng điện lớn đi qua. Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở, đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của Contactor hút lại.+ Tiếp điểm phụ: có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhiều hơn 5A. Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường mở. Tiếp điểm thường đóng là tiếp điểm ở trạng thái đóng khi cuộn dây nam châm trong Contactor ở trạng thái không được cấp điện. Tiếp điểm thường mở: ngược lại tiếp điểm thường đóng.Như vậy hệ thống tiếp điểm chính được mắc trong mạch động lực còn tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển.

Khởi động từ Khởi động từ được cấu tạo từ 02 khí cụ điện: Công tắc tơ xoay chiều và rơle nhiệt nên kết cấu khởi động từ rất đa dạng và phong phú.Khởi động từ thường được phân chia theo:– Điện áp định mức của cuộn dây hút: 36V, 127V, 220V, 380V, 500V.– Kết cấu bảo vệ chống các tác động bởi môi trường xung quanh: hở, bảo vệ,chống bụi, nước, nổ…– Khả năng làm biến đổi chiều quay động cơ điện: không đảo chiều quay và đảochiều quay.– Số lượng và loại tiếp điểm: thường mở, thường đóng.

b. Nguyên lý hoạt động Khi cấp nguồn điện bằng giá trị điện áp định mức của Contactor vào hai đầu của cuộn dây quấn trên phần lõi từ cố định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di động hình thành mạch từ kín, Contactor ở trạng thái hoạt động. Lúc này nhờ vào bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm kín cho tiêp diêm chính đóng lại, tiêp diêm phụ chuyên đôi trạng thái (thường đóng sẽ mở ra, thường hở sẽ đóng lại) và duy trì trạng thái này. Khi ngừng cấp nguồn cho cuộn dây thì Contactor ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm ở trạng thái ban đầu.

c. Các thông số cơ bản của Contactor- Điện áp định mức :Điện áp định mức của Contactor Uđm là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng ngắt, chính là điện áp vào hai đầu cuộn dây của nam châm điện sao cho mạch từ hút lại.Thông số này ghi trên nhãn của Contactor có các cấp điện áp: 110V, 220V, 400V mọt chiều va 127V, 220V, 380V xoay chiều.- Dòng điện định mức :

Dòng điện định mức của Contactor Iđm là dòng định mức đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc lâu dài.Dòng điện định mức của Contactor: 10A, 20A, 40A, 60A, 100A...

  - Khả năng cắt và khả năng đóng :Khả năng cắt của contactor điện xoay chiều đạt bội số đến 10 lần dòng điện định mức với phụ tải điện cảm.Khả năng đóng: contactor điện xoay chiều dùng để khởi động động cơ điện càn phải có khả năng đóng tò 4 đến 7 lần Iđm. - Tuổi thọ của contactor :Tuổi thọ của contactor phụ thuộc vào số lần đóng, mở. Sau số lần đóng mở ấy thì contactor sẽ bị hỏng và không dùng được. - Tần số thao tác :Là số lần đóng cắt contactor trong một giờ: 30, 100, 120, 180, 300,600, 1200, 1500 lần/giờ.

2.4.3. Một số loại contactor và khởi động từ trong thực tế

a. Công tắc tơ một chiều GAF của ABB 

Hình 2.14 : Công tắc tơ một chiều GAF của ABB 

- Thiết kế đặc biệt để đóng cắt trong mạch điện 1 chiều.- Điện áp hoạt động 1 chiều lên đến 1000Vdc.- Đấu nối contactor 1 chiều tuân thủ theo quy tắc nối tiếp đầu cực tới tải.- Điện áp điều khiển cuộn coil AC hoăc DC.- Có thể chịu được ngắn mạch trong giới hạn khi khởi động hay quá tải.- Kích thước:

Hình 2.15 : Kích thước công tắc tơ một chiều GAF của ABB b.Contactor SHIHLIN SP-21AS

Hình 2.16 : Contactor SHIHLIN SP-21AS- Dễ dàng lắp đặt, đưa vào hoạt động; độ tin cậy làm việc rất cao; rất an toàn cho người vận hành- Công suất định mức : 11KW- Dòng điện định mức : 16A- Điện áp định mức : từ 220VAC đến 690VAC , tần số 50/60Hz .- Số cực : 3 cực- Điện áp điều khiển : 24VAC, 48VDC,110VDC,220VDC,380VDC.  - Ứng dụng : Contactor Shihlin đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng trong công nghiệp.

c. Khởi động từ LC1D của hãng Schneider

Hình 2.17 : Khởi động từ LC1D của hãng Schneider- Khởi động từ loại D,dùng cho điều khiển động cơ có công suất lên đến 75KW,AC-3.- Contactor LC1D vừa có loại 3P và 4P.- Cuộn dây điều khiển bằng điện áp AC,DC hoặc DC tiêu thụ ít năng lượng.- Tích hợp 2 tiếp điểm phụ 1NO và 1NC.- Độ bền cơ khí và độ bền điện cao lên đến 20 triệu lần đóng cắt với contactor từ 9 đến 38A.- Mặt che chống bụi và chống tiếp xúc cuộn dây điều khiển có thể thay thế lẫn nhau.- Ứng dụng:  + Dùng trong công nghiệp, dân dụng, xây dựng để điều khiển động cơ khởi động trực tiếp.                     + Đảo chiều thuận nghịch.                     + Khởi động sao tam giác...- Một số thông số cơ bản:Bảng 2.5 : Thông số cơ bản của Khởi động từ LC1D của hãng Schneider

2.5 Rơ le

2.5.1 Khái niệm chung

Rơle là một loại thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định. Rơle là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực.

Các bộ phận (các khối) chính của rơle

+ Cơ cấu tiếp thu( khối tiếp thu)

Có nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian.

+ Cơ cấu trung gian( khối trung gian)

Làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đưa đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho rơle tác động.

+ Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành)

Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển.

Ví dụ các khối trong cơ cấu rơle điện từ

.

Hình 2.18 : Cơ cấu rơle-Cơ cấu tiếp thu ở đây là cuộn dây.

-Cơ cấu trung gian là mạch từ nam châm điện.

-Cơ cấu chấp hành là hệ thống tiếp điểm.

2.5.2 Phân loại rơ-leCó nhiều loại rơle với nguyên lí và chức năng làm việc rất khác nhau. Do vậy có nhiều cách để phân loại rơle:

a) Phân loại theo nguyên lí làm việc gồm các nhóm

+ Rơle điện cơ (rơle điện từ, rơle từ điện, rơle điện từ phân cực, rơle cảm ứng,...).

+ Rơle nhiệt.

+ Rơle từ.

+ Rơle điện tử -bán dẫn, vi mạch.

+ Rơle số.

b) Phân theo nguyên lí tác động của cơ cấu chấp hành

+ Rơle có tiếp điểm: loại này tác động lên mạch bằng cách đóng mở các tiếp điểm.

+ Rơle không tiếp điểm (rơle tĩnh): loại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột các tham số của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như: điện cảm, điện dung, điện trở,...

c) Phân loại theo đặc tính tham số vào

+ Rơle dòng điện.

+ Rơle điện áp.

+ Rơle công suất.

+ Rơle tổng trở,...

d) Phân loại theo cách mắc cơ cấu

+ Rơle sơ cấp: loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ.

+ Rơle thứ cấp: loại này mắc vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng điện.

e) Phân theo giá trị và chiều các đại lượng đi vào rơle

+Rơle cực đại.

+Rơle cực tiểu.

+Rơle cực đại-cực tiểu.

+Rơle so lệch.

+Rơle định hướng.

2.5.3 . Cấu tạo và hoạt động của một số loại rơle

Rơle điện từ hoạt động trên nguyên tắc của nam châm điện, thường dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ, tần số đóng cắt lớn. Tín hiệu điều khiển có thể là dòng điện hoặc điện áp.

Nếu tín hiệu điều khiển hoạt động của rơle là điện áp (tức là cuộn hút được đấu song song với nguồn điện) thì rơle điện từ đó được gọi là rơle điện áp. Khi đó cuộn hút thường có số vòng dây lớn, tiết diện dây nhỏ – điện trở thuần của cuộn dây lớn. Loại này được dùng nhiều trong mạch điện công nghiệp.Ngược lại, nếu tín hiệu điều khiển hoạt động của rơle là dòng điện (tức là cuộn hút được đấu nối tiếp với phụ tải) thì rơle điện từ đó được gọi là rơ le dòng điện. Khi đó cuộn hút thường có số vòng dây ít, tiết diện dây lớn – điện trở thuần của cuộn dây nhỏ.Trong mạch điện công nghiệp rơle điện từ thường không đóng , ngắt trực tiếp mạch động lực mà nó chỉ tác động gián tiếp vào mạch động lực thông qua mạch điều khiển, vì

vậy nó còn được gọi là rơle trung gian. - Cấu tạo Bao gồm các bộ phận chính sau: Lõi thép tĩnh thường được gắn cố định với thân (vỏ) của rơ le điện từ. Với rơle điện từ cỡ nhỏ thì lõi thép tĩnh thường là một khối thép hình trụ tròn lồng qua cuộn dây. Lá thép động có gắn tiếp điểm động. Ở trạng thái cuộn hút chưa có điện lá thép động được tách xa khỏi lõi thép tĩnh nhờ lò xo hồi vị. Cuộn dây điện từ (cuộn hút) được lồng vào lõi thép tĩnh có thể làm việc với dòng điện một chiều hoặc xoay chiều.

1- Lò xo; 2-  Tiếp điểm; 3- Lõi thép động; 4- Lõi thép tĩnh; 5- Cuộn hút

Hình 2.19 : Cấu tạo của rơ le điện từ

Nguyên lý hoạt động

Khi chưa đóng điện cho cuộn hút (5), lá thép động (3) chỉ chịu lực kéo của lò so (1) làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh phía trên tương ứng cặp tiếp điểm phía trên ở trạng thái đóng, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái mở. Khi đóng điện cho cuộn hút (5), từ thông do cuộn hút sinh ra móc vòng qua cả lõi thép tĩnh (4) và lõi động (3) tạo thành 2 cực từ trái dấu ở bề mặt tiếp xúc làm cho lõi thép động (3) bị hút về phía lõi thép tĩnh. Mô men do lực hút này sinh ra thắng mo men lực kéo của lò so. Kết quả là lõi thép động bị hút chặt vào lõi thép tĩnh, tương ứng cặp tiếp điểm phía trên ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái đóng. Như vậy, chỉ nhờ vào sự đóng cắt điện cho cuộn hút mà ta có thể thay đổi trạng thái của hàng loạt các tiếp điểm.

2.5.4. Một số loại rơ-le trong thực tế

a. Relay Công suất thông dụng MK-S của OMRON

Hình 2.20 : Relay Công suất thông dụng MK-S của OMRON

- Relay công suất thông dụng MK-S có đèn báo chỉ thị cơ khí và nút bấm thử có thể khóa.- Có đèn báo trạng thái hoạt động (Cơ khí hoặc đèn LED).- Nhãn sản phẩm được dán trên các model kèm theo nút thử có thể khóa.- Có nhiều loại relay: loại có đèn LED hiển thị, loại có diode, loại có biến trở...- Các phụ kiện: đế cắm, lẫy giữ.

Thông số đặc trưng của cuộn dây

Bảng 2.6 : Thông số đặc trưng của cuộn dây

Thông số đặc trưng của tiếp điểm

Bảng 2.7 : Thông số đặc trưng của tiếp điểm

b,Rơ le điều khiển đèn dạng cảm ứng ánh sáng của ABB

Hình 2.21 : Rơ le điều khiển đèn dạng cảm ứng ánh sáng của ABB

- Công tắc điều khiển cảm ứng ánh sáng - TW dùng để bật hoặc tắt    các thiết bị chiếu sáng nếu độ sáng bên ngoài thấp hơn hoặc cao hơn mức đặt.- Cấp bảo vệ IP20 đối với TW, cấp bảo vệ IP65 đối với bộ cảm biến LS.- Chúng đặc biệt hữu ích ở những nơi công cộng cần tiết kiệm năng lượng    như bãi đổ xe, công viên, lối vào hội trường...- Đáp ứng tiêu chuẩn IEN 606730-1, IEC 730-1.

Hình 2.22 : Sơ đồ kết nối rơ le điều khiển đèn dạng cảm ứng ánh sáng của ABB

c.Rơ le bảo vệ pha Anly APR-3S của Đài Loan

Hình 2.23 : Rơ le bảo vệ pha Anly APR-3S của Đài LoanRelay bảo vệ pha Anly APR-3SĐiện thế cung cấp: 208VAC đến 440VACKhả năng cắt tải: 250VAC-5ACông suất tiêu thụ danh định: 2VASố lần đóng cắt:-Cơ: 5,000,000 lần-Điện: 100,000 lầnNhiệt độ làm việc: -10°C đến +50°CKhối lượng: 70g

Chương 3TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ ĐO

3.1 Định nghĩa và phân loại thiết bị đo Các thiết bị đo có thể giúp đo các thông số hoạt động thực tế của thiết bị năng lượng và so sánh với thông số thiết kế để xác định xem liệu có thể nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Hoặc các thiết bị đo có thể được sử dụng để đo rò rỉ hơi hoặc khí. Các thông số thường được đo trong quá trình đánh giá năng lượng bao gồm:

- Các thông số điện cơ bản trong hệ thống AC & DC: điện áp (V), dòng điện (I), hệ số công suất, công suất hữu dụng (kW), nhu cầu tối đa (kVA), công suất phản kháng (kVAr), mức tiêu thụ năng lượng (kWh), tần số (Hz), sóng hài, vv…

- Các thông số phi điện khác: nhiệt độ và lưu lượng nhiệt, bức xạ, lưu lượng khí và không khí, lưu lượng chất lỏng, vòng trên phút (RPM), vận tốc không khí, tiếng ồn và độ dung, nồng độ bụi, tổng chất rắn hoà tan, pH, hàm ẩm, độ ẩm, phân tích khí lò (CO2, O2, CO, SOx, NOx), hiệu suất cháy, vv...

Dụng cụ để tiến hành đo lường bao gồm rất nhiều loại khác nhau về cấu tạo, nguyên lý làm việc, công dụng ... Xét riêng về mặt thực hiện phép đo thì có thểchia dụng cụ đo lường thành 2 loại, đó là: vật đo và đồng hồ đo.

- Vật đo: là biểu hiện cụ thể của đơn vị đo, ví dụ như quả cân, mét, điện trở tiêu chuẩn...

- Đồng hồ đo: Là những dụng cụ có thể đủ để tiến hành đo lường hoặc kèm với vật đo. Có nhiều loại đồng hồ đo khác nhau về cấu tạo, nguyên lý làm việc... nhưng xét về tác dụng của các bộ phận trong đồng hồ thì bất kỳ đồng hồ nào cũng gồm bởi 3 bộ phận là bộ phận nhạy cảm, bộ phận chỉ thị và bộ phận chuyển đổi trung gian.+ Bộ phận nhạy cảm : (đồng hồ sơ cấp hay đầu đo) tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp với đối tượng cần đo. Trong trường hợp bộ phận nhạy cảm đứng riêng biệt và trực tiếp tiếp xúc với đối tượng cần đo thì được gọi là đồng hồ sơ cấp.+ Bộ phận chuyển đổi : Làm chuyển tính hiệu do bộ phận nhạy cảm phát ra đưa về đồng hồ thứ cấp, bộ phận này có thể chuyển đổi toàn bộ hay một phần, giữ nguyên hay thay đổi hoặc khuyếch đại.+ Bộ phận chỉ thị đồng hồ : (Đồng hồ thứ cấp) căn cứ vào tín hiệu của bộ phận nhạy cảm chỉ cho người đo biết kết quả.

Phân loại theo các tham số cần đo:+ Đo điện áp, dòng điện: Vôn kế, Ampe kế, đồng hồ vạn năng.+ Đo áp suất : áp kế - chân không kế+ Đo lưu lượng : lưu lượng kế+ Đo nhiệt độ : nhiệt kế, hỏa kế+ Đo mức cao : đo mức của nhiên liệu, nước.+ Đo thành phần vật chất : bộ phân tích.+ Đo tốc độ: máy phát tốc, Encoder, Sensorless…

3.2. Một số cảm biến và thiết bị đo trong thực tế.3.2.1 Một số cảm biến

- Có rất nhiều loại cảm biến trên thị trường hiện nay như: Cảm biến độ ẩm, cảm biến áp suất, cảm biến quang, cảm biến nhiệt độ, cảm biến mức, cảm biến điện từ….

Ta sẽ đi vào tìm hiểu một số loại cảm biến sau:a. Cảm biến độ ẩm OMEGA HX94C

Hình 3.1 : Cảm biến độ ẩm OMEGA HX94CHX94C là cảm biến độ ẩm cung cấp chính xác và ổn định đến các thiết bị hiển thị, có cấu tạo chắc chắn, đáp ứng nhanh và bền vững.Lắp đặt đơn giản và tương thích với hầu hết các thiết bị giám sát và hiển thị.Nguồn cung cấp: 6-30VKhoảng nhiệt độ hoạt động: -20 đến +85 độ CĐiện áp đầu ra: 4-20 mA tương ứng từ 0-100% RH

b. Cảm biến mức  PARKER JC7-SD-AC220V

Hình 3.2 : Cảm biến mức  PARKER JC7-SD-AC220V

Điện thế: 110/220VACCông suất tiêu thụ: 3WKhả năng cắt tải: 250VAC-3ASố vòng quay: 6RPMKhối lượng: 2kg

c. Cảm biến điện dung TURCK BI5-M18-AP6X

Hình 3.3 : Cảm biến điện dung TURCK BI5-M18-AP6X

Khoảng cách hoạt động: 5mmĐầu ra: 3 dây PNPCấp độ bảo vệ: IP67Nhiệt độ hoạt động: -35°C đến +70°C

d. Cảm biến quang XU của SCHNEIDER

Hình 3.4 : Cảm biến quang XU của SCHNEIDERThiết kế đơn giản, nhỏ gọn, thân vuông hoặc trụ bằng nhựa hoặc kim loại.Cấp độ bảo vệ IP54.Tiếp điểm ngõ ra dạng NPN hoặc PNP.Vùng phát hiện cảm ứng: 0.1- 60m.

3.2.2 Một số thiết bị đoa. Đồng hồ đo vạn năng Hioki của Nhật Bản

Hình 3.5 : Đồng hồ đo vạn năng Hioki của Nhật Bản

Đặc điểm chung:

- Đồng hồ vạn năng Hioki 3244-60 Nhật có khả năng tiếp xúc tốt hơn với đầu que đo mạ vàng (15 mm)- Chiều dày chỉ có 9,5mm và nặng 60 g- Chức năng tự đồng điều chỉnh thang đo và chức năng tiết kiệm năng lượng- Bảo vệ quá tải lên tới 500 V tại chức năng đo điện trở và đo thông mạch

Thông số kỹ thuậtBảng 3.1 : Thông số kỹ thuật Đồng hồ đo vạn năng Hioki của Nhật Bản

Hiển thị LCD, gia tri hiên thi tôi đa 4199

Dải đo điện áp DC 419,9 mV ~500 V, 5 dải đo, độ chính xac: ± 0,7% rdg. ± 4 dgt

Dải đo điện áp AC 50 ~ 500 Hz

4,199 V ~ 500 V, 4 dải đo, độ chính xac: ± 2,3% rdg. ± 8 dgt

Dải đo điện trở 419,9 Ω ~ 41,99 MΩ, 6 dải đo, độ chính xac: ± 2,0% rdg. ± 4 dgt

Đo thông mạch Mức phat hiện 50 Ω ±40 Ω

Tốc độ lấy mẫu 2,5 lần / giây

Nguồn cấp Pin cúc loại lithium (CR2032) ×1 cai (sử dụng liên tục: 150 giờ)

Kích thước và khối lượng

W55 x H109 x D9,5; 60 g

Tiêu chuẩn CAT III 300 V

Phụ kiệnHướng dẫn sử dụng × 1, Hộp đựng × 1, pin cúc loại lithium (CR2032) × 1, đầu chụp que đo (Red / Black mỗi loại 1)

b. Máy đo độ rung HG-6400

Hình 3.6 : Máy đo độ rung HG-6400

Máy đo độ rung HG-6400 là thiết bị điện tử giúp đo độ rung của máy móc thiết bị. Trên cơ sở đo độ rung động của thiết bị, máy móc các kỹ thuật viên có thể đề ra các biện pháp lắp đặt và bảo trì hợp lý.

Tính NăngĐược sử dụng để phát hiện độ rung của động cơ, quạt điện, máy bơm, máy nén khí,

máy công cụ...Kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, dễ dàng xử lý

Kiểm tra nhanh chóng sự mất cân bằng lệch của các chi tiết như vòng bi và bánh răng...

Bảo vệ chống lại sự cố cơ khíGiữ giá trị thử nghiệm trong 40 giâyTự động tắt sau 40 giây không hoạt động

Thông Số Kỹ ThuậtVận tốc: 0.01mm/s-199.9mm/s (RMS)Khoảng tần số: 10Hz ~ 1kHzĐộ chính xác: ± 5%Màn hình: kỹ thuật số LCDNguồn: pin hoạt động khoảng 4,5 giờ làm việc liên tụcNhiệt độ hoạt động: 0 oC ~ 40 oCĐộ ẩm: <85%Kích thước: 150 x 22 x 18mmTrọng lượng: 55g (bao gồm pin)

c. Máy đo tốc độ vòng quay động cơ RPM DT2240B

Trong công nghiệp, phần lớn trường hợp đo vận tốc là đo tốc độ quay của máy. Độ an toàn cũng như chế độ làm việc của máy phụ thuộc rất lớn vào tốc độ quay.

Máy đo tốc độ động cơ được dùng để đánh giá chính xác tốc độ quay hiện hành của động cơ, phục vụ thiết thực cho công việc sửa chữa, bảo dưỡng và tái kiểm tra độ chuẩn xác của động cơ.Máy đo tốc độ vòng quay có 3 loại: Không tiếp xúc, Tiếp xúc và Đo bằng tần số chớp- Máy đo tốc độ tiếp xúc: Khi sử dụng phải ấn đầu quay của máy trực tiếp vào trục quay vì thế rất dễ gây nguy hiểm cho người dùng- Máy đo tốc độ không tiếp xúc: Chỉ cần tắt động cơ và dán giấy phản quang vào trục hay cánh quạt để đo tốc độ- Máy đo tốc độ tần số chớp: Khắc phục các nhược điểm của 2 dòng máy trên vì vừa đảm bảo an toàn cho người dùng và không phải dừng động cơ để dán giấy phản quang. Ta có một máy đo tốc độ tần số chớp RPM DT2240B như sau:

Hình 3.7 : Máy đo tốc độ tần số chớp RPM DT2240B

Máy đo tốc độ vòng quay tần số chớp RPM DT2240B dựa vào nguyên lý của tần số chớp, các vật thể sẽ đứng yên trong mắt người quan sát khi tần số chớp tốc độ cao đồng bộ với sự di chuyển của vật. Phương pháp đo này có những đặc tính nổi bật hơn các phương pháp đo khác là: Phương pháp đo có thể đo được cho những vật rất nhỏ hoặc đo được ở những nơi ta không chạm đến được. Không cần thiết phải dán tấm phản quang lên vật cần đo. Ví dụ như ta không cần thiết phải dừng lại quy trình sản xuất. Ngoài ra, phương pháp đo này không chỉ đo được rpm mà nó còn có thể đo rung và theo dõi chuyển động ví dụ như: các màng rung, màng loa..

Thông số kỹ thuật:

- Màn hình LCD lớn với đèn nền- Kiểm soát kỹ thuật số điều chỉnh đèn chớp tần số- Tiêu thụ điện năng thấp- Phạm vi đo: 60 ~ 19.999 RPM- Điều chỉnh biên độ:　 <1.000 RPM điều chỉnh thô: ± 10RPM　 　 　 　 　 　 điều chỉnh tinh: ± 0.1RPM　 ≥ 1.000 RPM điều chỉnh thô: ± 100RPM　 　 　 　 　 　 điều chỉnh tinh: ± 1RPM- Chính xác: ± 0,05%- Độ phân giải: <1.000 RPM: 0.1RPM　 　 　 　 　 　 ≥ 1.000 RPM: 1RPM- Pin: 4x1.5V pin AA.

3.2.3 Một số công tắc hành trình và tiếp điểm

a. Công tắc hành trình Tend TZ7144

Hình 3.8 : Công tắc hành trình Tend TZ7144

- Công tắc hành trình Tend TZ7144- Số lần đóng mở: 10,000,000 lần- Tốc độ đóng mở: 0.01mm-50cm/giây- Tần số đóng mở tối đa: 120 lần/phút- Khả năng cắt tải: 250VAC-5A- Nhiệt độ làm việc: -10°C đến +80°C

- Khối lượng: 60g- Cấp độ bảo vệ: IP65

b. Công tắc hành trình XC của SCHNEIDER

Hình 3.8 : Công tắc hành trình XC của SCHNEIDER- Công tắc hành trình dùng phát hiện các vật thể có tiếp xúc.–   Thân bằng kim loại–   Dùng cho nguồn xoay chiều điện áp 12…240V, dòng max 1,5A–   Dùng cho nguồn 1 chiều điện áp 12… 250V, dòng max 0,75A–   Số tiếp điểm 1N/C và 1N/O–   Điện áp cách điện 400V–   Điện áp xung chịu đựng 4KV–   Điện trở tiếp xúc <25mΩ–   Nhiệt độ làm việc: -25 đến 70 độ C–   Cấp độ bảo vệ IP54–   Số lần đóng mở cho phép 10 triệu lần–   Đầu kết nối linh hoạt cho phép thay đổi các đầu tiếp xúc khác nhau

Một số thông số cơ bản:

Bảng 3.2 : Một số thông số cơ bản của Công tắc hành trình XC của SCHNEIDER

c. Tiếp điểm ABB Terminal 1SAM201902R1001

Hình 3.9 : Tiếp điểm ABB Terminal 1SAM201902R1001

Các thông số cơ bản:-Điện  thế định mức: 690VAC/600VDC-Dòng điện định mức:24VAC: 6A240VAC: 4A380VAC: 3A690VAC: 1A-Nhiệt độ hoạt động: -20°C đến +50°C-Khối  lượng: 35g

Chương 4CÁC BỘ BIẾN ĐỔI VÀ BIẾN TẦN

4.1 Các bộ biến đổi4.1.1 Khái niệm chung

- Bộ biến đổi(BBĐ): Là thiết bị điện-điện tử dùng biến đổi và điều khiển năng lượng điện sao cho phù hợp với yêu cầu phụ tải.

- Truyền động điện ứng dụng rộng rãi các BBĐ loại này nhiều nhất trong điều chỉnh tốc độ động cơ

- Phần tử cơ bản chủ yếu của mạch BBĐ là diot, tiristor, transitor, triac, GTO, transitor MOSFET, IGBT

- Các bộ biến đổi điện tử công suất được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại. Có thể kể đến các ngành kỹ thuật mà trong đó có những ứng dụng tiêu biểu của các bộ biến đổi bán dẫn công suất như truyền động điện, giao thông đường sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từ quặng mỏ, các quá trình điện phân trong công nghiệp hóa chất, trong rất nhiều các thiết bị công nghiệp và dân dụng khác nhau...Trong những năm gần đây công nghệ chế tạo các phần tử bán dẫn công suất đã có những tiến bộ vượt bậc và ngày càng trở nên hoàn thiện dẫn đến việc chế tạo các bộ biến đổi ngày càng nhỏ gọn, nhiều tính năng và sử dụng ngày càng dễ dàng hơn.4.1.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại các bộ biến đổi chuyển mạch trong điện tử công suất, nhưng có lẽ cách thông dụng nhất là dựa vào tính chất dòng điện ngõ vào và ngõ ra.

Về nguyên tắc, chúng ta chỉ có dòng điện một chiều (DC) hay xoay chiều (AC), do vậy có 4 tổ hợp khác nhau đối với bộ đôi dòng điện ngõ vào và ngõ ra

Ta có thể phân loại các hệ thống biến đổi điện tử công suất dựa vào tín hiệu vào và ra là xoay chiều hay một chiều:

- Bộ chỉnh lưu (AC -> DC)- Bộ nghịch lưu (DC -> AC)- Bộ biến đổi điện xoay chiều (AC -> AC)- Bộ biến đổi điện một chiều (DC -> DC)

Bộ biến đổi AC-AC thường được thực hiện bằng cách dùng một bộ biến đổi AC-DC tạo nguồn cung cấp cho một bộ biến đổi DC-AC. Thời gian gần đây có một số bộ biến đổi AC-AC thực hiện việc biến đổi giữa 2 nguồn AC một cách trực tiếp, không có tầng liên kết DC (DC-link), và chúng được gọi là các bộ biến đổi ma trận (matrix converter) hay các bộ biến đổi trực tiếp (direct converter). Tên gọi bộ biến đổi ma trận xuất phát từ thực tế là bộ biến đổi sử dụng một ma trận các khóa (van) 2 chiều để kết nối trực tiếp một pha ngõ ra bất kỳ với một pha ngõ vào bất kỳ (tất nhiên theo một quy luật nào đó để đảm bảo yêu cầu đặt ra đối với bộ biến đổi).

4.1.3 Một số bộ biến đổi trong thực tế

a. Bộ chỉnh lưu Thyristor RC-SL

Hình 4.1 : Bộ chỉnh lưu Thyristor RC-SL

Các thông số cơ bản:

Hoạt động trong chế độ đảo ngược RC-S - không có RC-D - yes Đơn vị cung cấp điện 3 × 380 + N, B Tần số 50 Hz ± 1 Điện áp đầu ra danh định của bộ chỉnh lưu khi điều hành một phi cô lập hiện tại và

điện áp cảm biến (switch) 6; 12;24; 48, Xếp hạng điện áp đầu ra của module chỉnh lưu với cách điện của hiện tại và điện

áp cảm biến 540, B Độ chính xác tĩnh ổn định điện áp đầu ra -không hiện tại Analog 0-10 (hoặc ± 10) Số lượng đầu vào tham chiếu analog - 2  12bit ADC Điện áp đầu vào từ các cảm biến hiện ± 75 mV Hệ thống điều khiển kỹ thuật số Vypryamitelem-, một vi điều khiển Thiết lập chế độ (ổn định của quy định hiện hành và điện áp mở góc, ngược cực

chỉnh lưu) - đầu vào nhị phân bên ngoài cũng như các yếu tố đầu vào cho các giao diện RS-485

Lựa chọn mạch chỉnh lưu và những người khác. Thiết lập -DIP-Switch trên bảng điều khiển

Tinh chỉnh phạm vi kiểm soát của hệ số PI, kiểm soát góc độ ban đầu và cuối cùng là một điện trở biến trên bảng điều khiển

Số cảm biến nhiệt độ chỉnh lưu -2 Chế độ hiển thị và trường hợp khẩn cấp phụ kiện -LED năng kết nối với các kết

quả đầu ra kỹ thuật số của các đơn vị kiểm soát, cũng như RS-485 Mức độ bảo vệ -IP56 Kích thước (H × W × D) - 200 × 250 × 100 mm

b.Bộ nghịch lưu Có Nạp PM-2000CA10-12

Hình 4.2 : Bộ nghịch lưu Có Nạp PM-2000CA10-12

Ta có thông số cơ bản như sau:

Bảng 4.1 : Thông số cơ bản Bộ nghịch lưu Có Nạp PM-2000CA10-12

Hãng sản xuất Dynamic

Nguồn vào DC 10~15V

Nguồn ra 100V/110V/115V/120 Vac hoặc 220V/230V/240Vac

Kích thước 465 * 180 * 153

Khối lượng(Kg) 6.7

Thông tin thêm về Bộ Nghịch Lưu DC/AC Có Nạp PM-2000CA10-12

Công suất ra liên tục 2000W

Công suất khởi động 4000W

Sai số ± 5% ~ 10%

Dòng nạp Model 12DVC 10Amp / Model 24DVC 5Amp

Thời gian chuyển đổi nguồn tự động

Nguồn AC --> INVERTER: 16ms / INVERTER --> Đầu ra AC: 16ms

Hiệu suất > 85%

Tần số ra 50Hz or 60Hz ± 3%

Mức điện áp thấp bắt đầu cảnh báo Model 12DVC 10.5V ± 0.5V / Model 24DVC 21.5V ± 0.5V

Mức điện áp thấp bắt đầu báo động và tắt nguồn

Model 12DVC < 9.5V ± 0.5VDC / Model 24DVC < 20.5V ± 0.5VDC

Cảnh báo nhiệt độ quá nóng > 60 °C

Cảnh báo nhiệt độ quá nóng và tắt nguồn

> 65 °C

Cảnh báo quá tải > 2000W

Cảnh báo quá tải và tắt > 2200W

Chế độ bảo vệ điện áp vào quá cao/thấp Có

Chế độ bảo vệ tự động ngược cực Có

Bảo vệ ngắn mạch Có

Tự động điều chỉnh quạt làm mát Có (dùng cầu chì)

Vào/Ra độc lập Có

Chế độ AVR Có

Điều khiển từ xa Có

Sóng ra Mô phỏng sóng sine

4.2 Biến tần4.2.1 Biến tần là gì? Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi và điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha thông qua việc thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều 3 pha.

Đây là công thức về tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha, để thay đổi được tốc độ động cơ chúng ta có 3 phương pháp: - 1 thay đổi số cực động cơ P, - 2 thay đổi hệ số trượt s, và thay đổi tần số f của điện áp đầu vào.- Và BIẾN TẦN là thiết bị dùng để thay đổi tần số của của nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha đặt lên động cơ -> Qua đó thay đổi tốc độ động cơ theocông thức trên.

4.2.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần

Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực của biến tần Nguyên lý cơ bản làm việc của biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện.

Điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đốixứng. Ban đầu, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được trữ trong giàn tụ điện. Điện áp một chiều này ở mức rất cao.

Tiếp theo, thông qua trình tự kích hoạt đóng mở IGBT (IGBT là từ viết tắt của Tranzito Lưỡng cực có Cổng Cách điện hoạt động giống như một công tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của Biến tần) của Biến tần sẽ tạo ra một điện áp Xoay chiều ba pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).

Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số cao nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển (khi cần tăng hoặc giảm tốc độ của động cơ). Theo lý

thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi.

Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.

Hình 4.4 : Dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra biến tần Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.

Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.

4.2.3 Tìm hiểu về biến tần Silcovert của hãng Ansaldor

a. Biến tần cho máy đồng bộ - Silcovert S-LCI

Hình 4.5 : Biến tần cho máy đồng bộ - Silcovert S-LCI

Silcovert S là một biến tần chuyển đổi hiện nay (Load chuyển mạch biến tần hiện tại nguồn - LCI) cho các máy đồng bộ. Nó cung cấp giám sát, điều chỉnh tốc độ và phanh mô-men xoắn và V / Hz trong định nghĩa thấp. Nó có một thiết kế nhỏ gọn và mạnh mẽ, là rất hiệu quả và đáng tin cậy và có thể được sử dụng như một biến đổi tần số mà bắt đầu là mềm.

Thông số kỹ thuật:

Công suất: lên đến 65 MW Điện áp: 

Làm mát bằng không khí: lên đến 4500 V Làm mát bằng nước : lên đến 10000 V

Tần số đầu ra: 5-95 Hz

b. Biến tần Silcovert dòng H-seriesĐược chia làm 2 loại là:

- Silcovert TH : 4.16 kV; 6 kV; 6.6 kV; 7.2 kV- Silcovert NH : 4.16 kV; 6 kV; 6.6 kV

Hình 4.6 : Biến tần Silcovert dòng H – series

- Cấu tạo của biến tần làm mát bằng không khí:

Hình 4.7: Cấu tạo của biến tần làm mát bằng không khí

Ta có khối nghịch lưu của biến tần như sau:

Hình 4.8 : Khối nghịch lưu của biến tần Silcovert TH và NH

Ta có hệ thống điều khiển tổng quan của hệ:

Hình 4.9: Hệ thống điều khiển tổng quan của hệ

Một số thông số cơ bản của biến tần Silcovert TH và NH Silcovert TH:

Dải công suất: Làm mát bằng không khí: lên đến 8100 KVA Làm mát bằng nước: lên đến 21000 KVA

Điện áp: lên đến 4160/6000/6600/7200 V Tần số ra: 5-250 Hz (330 tối đa với giảm tải)

Ứng dụng: tải ly tâm (máy bơm, máy nén, quạt), cải tạo các động cơ hiện tại, các ứng dụng tốc độ cao

Silcovert NH:

Dải công suất: Làm mát bằng không khí : 1500/3700 KVALàm mát bằng nước: 2900/14400 KVA

Điện áp: lên đến 4160/6000/6600 V Tần số ra: 5-140 Hz

Ứng dụng: tải ly tâm (máy bơm, máy nén, quạt), cải tạo các động cơ hiện tại, các ứng dụng tốc độ cao

KẾT LUẬN

Với đề tài này, bản thân em thấy còn rất nhiều thiếu sót, vẫn còn rất nhiều điều cần phải

nghiên cứu thêm. Sau thời gian thực hành nghiên cứu bằng lý thuyết đã được học kết hợp với

tìm hiểu các thiết bị trong thực tế,cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự chỉ bảo tận tình của

cô giáo hướng dẫn Th.S Nguyễn Thị Liên Anh và sự giúp đỡ của bạn bè đến nay bản bản báo

cáo bài tập lớn đã được hoàn thành.

Bản báo cáo đã phần nào thể hiện sự kết hợp lý thuyết với thực tế để giải quyết vấn đề

chuyên môn, tuy nhiên không tránh khỏi hạn chế và thiếu sót, rất mong được sự chỉ bảo của

các thầy, các cô và sự góp ý của bạn bè để bản báo cáo được hoàn thiện hơn.

Một lần nữa, em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày 4 tháng 12 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đình Việt

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Vũ Quang Hồi , Trang bị điện- điện tử các máy công nghiệp, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.[2] Bùi Quốc Khánh- Nguyễn Văn Liễn- Nguyễn Thị Hiền, Truyền Động Điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.[3] Phạm Văn Chới, Giáo trình khí cụ điện, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.[4] http://dailythietbidiencongnghiep.com/san-pham/ truy cập cuối cùng ngày 4/12/2015.[5] http://www.aecom.vn/ truy cập cuối cùng ngày 4/12/2015.[6] http://www.chauvinhcuong.com/kho.html truy cập cuối cùng ngày 4/12/2015.[7] http://maydochuyendung.com/may-do-toc-do-vong-quay truy cập cuối cùng ngày 4/12/2015.[8] http://www.tanddproducts.com/downloads/Nidec%20ASI%20MV%20Drive%20e-brochure_T&D.pdf truy cập cuối cùng ngày 4/12/2015.[9] http://www.hem.vn/san-pham-dich-vu/san-pham-dich-vu/dong-co-dien/# truy cập cuối cùng ngày 4/12/2015.[10] http://vihem.com.vn/CongtyCPchetaomaydienVietNam-Hungari/?page=product&category_id=3889 truy cập cuối cùng ngày 4/12/2015.