Khí cụ đóng cắt: Rơ le, công tắc tơ
11/28/2012
TS. Lê Ngọc Bích
Khoa Cơ Khí
Bộ môn Cơ Điện Tử
Rờ le
Rờ le là khí cụ đóng cắt mạch điện công suất nhỏ tự động (không điều khiển bằng tay). Nguyên lý đóng cắt dựa vào các nguyên nhân vật lý khác nhau và từ đó hình thành tên gọi rờ le.
Rờ le điện
Công dụng :
Rơle điện là một loại thiết bị điện tự động, thường được lắp đặt ở mạch điện nhị thứ, dùng để điều khiển đóng cắt hoặc báo tín hiệu, bảo vệ an toàn trong quá trình vận hành 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) có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu làm việc không 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 nó 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 có tiếp điểm : đóng ngắt mạch bằng tiếp điểm.
Rơle không có tiếp điểm (rơle tĩnh) tác động đóng cắt mạch bằng cách thay đổi tham số điện trở, điện cảm hoặc điện dung.
c. Phân loại theo tín hiệu đầu vào :
Rơle dòng điện
Rơle điện áp
Rơle công 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 thông 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 thông số kỹ thuật cơ bản của rơle điện
a. Hệ số điều khiển :
Trong đó : Pđk là công suất điều khiển định mức của rơle (chính là công suất của tiếp điểm Rơle).
Ptđ là công suất tác động (công suất khối tiếp nhận tín hiệu vào) loại rơle điện từ chính là công suất của cuộn dây điện từ.
Rờ le điện
b. Thời gian tác động :
Ttđ là thời gian kể từ khi khối tiếp nhận có 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 có điện đến khi tiếp điểm của nó đóng hoặc mở hoàn toàn.
c. Hệ số trở về : Ktv = I/Itv
Trong đó : Itv là trị số dòng điện trở về xác định bằng cách sau khi tiếp điểm thường mở rơle đóng hòan toàn, thí nghiệm giảm từ từ dòng điện khởi động đến khi tiếp điểm rơle mở ra, tại thời điểm đó sẽ đo được Itv. Ktv càng gần 1 thì rơle càng chính xác.
Rờ le điện
d. Độ nhạy của rơle : Kn=IR/Ikd
Trong đó : IR là dòng điện chạy qua rơle khi ngắn mạch cuối vùng bảo vệ. Yêu cầu kỹ thuật đối với sơ đồ bảo vệ chính Kn >= 1,5 và đối với sơ đồ bảo vệ dự trữ (dự phòng) Kn >= 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 : dòng điện
K : hệ số
Khi dòng điện vào cuộn dây i > Itđ (dòng điện tác động) thì lực hút F tăng dẫn đến khe hở giảm làm đóng tiếp điểm (do tiếp điểm đợc gắn với nắp).
Khi dòng điện i ≤ Itv (dòng trở về) thì lò xo F lò xo > F (lực điện từ) vμ rơle nhả. Tỷ số được gọi là hệ số trở về.
Rơle dòng cực đại Ktv < 1
Rơle dòng 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 công suất điều khiển.
Ptđ là công suất tác động của rơle.
Rơle càng nhạy thì Kđk càng lớn
Khoảng thời gian từ lúc dòng 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 có 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 lò xo kéo nắp ra do vậy rơle loại này khi làm việc có rung động gây tiếng kêu, để hạn chế người ta sử dụng vòng ngắn mạch .
Rờ le điện từ
Rơle điện từ có :
- Công suất điều khiển Pđk từ vài (W) đến vài nghìn (W).
- Công 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 :
Công 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
Công tắt tơ



Công tắt tơ
Công dụng:
Công tắc tơ là một loại khí cụ điện hạ áp đợc sử dụng để điều khiển đóng cắt mạch từxa tự động hoặc bằng nút ấn các mạch điện lực có phụ tải điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A.
Công tắc tơ có hai vị trí đóng- cắt. Tần số có thể đến 1500 lần/giờ.
Nhiệm vụ
Công tắc tơ là một thiết bị điện đóng cắt điện áp thấp dùng để khống chế tự động và điều khiển xa các thiết bị điện một chiều và xoay chiều có điện áp tới 500 v. Công tắc tơ được tính với tần số đóng cắt lớn nhất tới 1500 lần trong một giờ.
Công tắt tơ
Phân loại:
Phân loại theo nguyên lý truyền động:
Công tắc tơ điện từ.
Công tắc tơ kiểu hơi ép.
Công tắc tơ kiểu thuỷ lực.
Phân loại theo dạng dòng điện:
Loại công tắc tơ điều khiển điện áp một chiều.
Loại công tắc tơ điều khiển điện áp xoay chiều.
Phân loại theo kiểu kết cấu:
Công tắc tơ hạn chế chiều cao.
Công tắc tơ hạn chế chiều rộng.
Công tắt tơ
Đặc điểm cấu tạo:
Công 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 lò xo và thanh truyền động.
Hệ thống tiếp điểm thường mở và thường đóng.
Công tắt tơ
Ký hiệu công tắc tơ
Công tắt tơ
Nguyên lý làm việc:
Muốn đóng điện cho tải thì đóng khoá K trên mạch điều khiển, cuộn dây công tắc tơ sẽ sinh ra lực điện từ hút chập hai nửa mạch từ lại với nhau, vì Ftđ > Flò xo nên lò xo bị nén lại đồng thời thanh truyền động kéo tiếp xúc động đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh, khi đó tiếp điểm thường đóng mở ra, còn tiếp điểm thường mở đóng lại, mạch điện được nối liền.
Muốn cắt điện khỏi tải, ngắt khoá K cuộn dây điện áp mất điện, lực điện từ bị triệt tiêu, lò xo đẩy 2 nửa mạch từ ra xa nhau đa tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh, mạch điện được cắt.
Công tắt tơ
Các tham số chủ yếu của công tắc tơ:
a. Điện áp định mức: là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng cắt, có các cấp : + 110V, 220V, 440 V một chiều. + 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều. Cuộn hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85% tới 105%.
b. Dòng điện định mức: là dòng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian công tắc tơ đóng không lâu quá 8 giờ. Công tắc tơ hạ áp có các cấp dòng thông dụng: 10, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300, 600A. Nếu đặt công tắc tơ trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dòng điện định mức nhỏ hơn nữa.
c. Khả năng đóng cắt: là dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính khi cắt và khi đóng mạch. Ví dụ như công tắc tơ xoay chiều dùng để điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc cần có khả năng đóng yêu cầu (3 đến 7) Iđm.
Công tắt tơ
Các tham số chủ yếu của công tắc tơ:
d. Tuổi thọ công tắc tơ: Tính bằng số lần đóng cắt, sau số lần đóng cắt ấy công tắc tơ sẽ không dùng đợc tiếp tục. Hư hỏng có thể do mất độ bền cơ học hoặc bền điện.
e. Tần số thao tác: số lần đóng cắt trong thời gian 1 giờ, bị hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp điểm chính do hồ quang. Có các cấp : 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1200, 1500 lần trên một giờ, tuỳ chế độ công tác của máy sản xuất mà chọn công tắc tơ có tần số thao tác khác nhau.
Công tắt tơ
U nhược điểm :
Kích thước gọn nhỏ có thể tận dụng khoảng không gian hẹp để lắp đặt và thao tác mà cầu dao không thực hiện được. Điều khiển đóng cắt từ xa, có vỏ ngăn hồ quang phóng ra bên ngoài nên an toàn tuyệt đối cho ngời thao tác, thời gian đóng cắt nhanh, vì những u điểm trên công tắc tơ đợc sử dụng rộng rãi điều khiển đóng cắt trong mạch điện hạ áp đặc biệt sử dụng nhiều trong các nhà máy công nghiệp.
Khởi động từ
Khái niệm và công dụng:
Khởi động từ là một loại thiết bị điện (kết hợp giữa công tắt tơ và rờ le nhiệt) dùng để điều khiển từ xa việc đóng cắt đảo chiều và bảo vệ quá tải (nếu có mắc thêm rơle nhiệt) cho các động cơ. Khởi động từ khi có một công tắc tơ gọi là khởi động từ đơn, thường dùng để đóng cắt động cơ điện.
Khởi động từ khi có hai công 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 đóng cắt từ xa nên an toàn cho người thao tác, đóng cắt nhanh, bảo vệ được quá tải cho động cơ, khoảng không gian lắp đặt và thao tác gọn (một tủ điện có thể lắp đặt nhiều động cơ). Vì vậy được sử dụng rộng rãi cho mạch điện hạ áp.
Thank You !