Khí cụ bảo vệ: Cầu chì, Rơle nhiệt, Circuit Breaker, Áptômát - TS. Lê Ngọc Bích

Nội dung text: Khí cụ bảo vệ: Cầu chì, Rơle nhiệt, Circuit Breaker, Áptômát - TS. Lê Ngọc Bích

1. 7/13/2021 Khí cụ bảo vệ: Cầu chì, Rơle nhiệt, Circuit Breaker, Áptơmát TS. Lê Ngọc Bích Khoa Cơ Khí Bộ môn Cơ Điện Tử Lê Ngọc Bích
2. Rơle nhiệt ❖ Khái niệm và cơng dụng: ▪ Rơle nhiệt là một loại thiết bị điện dùng để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải. Thường dùng kèm với khởi động từ, cơng tắc tơ. Dùng ở điện áp xoay chiều đến 500V, tần số 50 Hz, loại mới Iđm đến 150A điện áp một chiều tới 400V. Rơle khơng tác động tức thời theo trị dịng điện vì cĩ quán tính nhiệt lớn phải cĩ thời gian để phát nĩng. Thời gian làm việc khoảng vài giây đến vài phút, nên khơng dùng để bảo vệ ngắn mạch đợc. Muốn bảo vệ ngắn mạch thường dùng kèm cầu chì. Lê Ngọc Bích
3. Rơle nhiệt ❖Nguyên lý làm việc : ▪ Dựa trên tác dụng nhiệt của dịng điện, ngày nay sử dụng phổ biến rơle nhiệt cĩ phiến kim loại kép, nguyên lý làm việc dựa trên sự giãn nở dài của hai kim loại khi bị đốt nĩng. ▪ Phần tử cơ bản của rơle nhiệt là phiến kim loại kép cấu tạo từ hai tấm kim loại, một tấm ▪ hệ số giãn nở bé, một tấm cĩ hệ số giãn nở lớn hơn. Hai tấm kim loại đợc ghép lại với nhau thành một tấm bằng phơng pháp cán nĩng hoặc hàn. ▪ Khi đốt nĩng do dịng điện phiến kim loại cong về phía kim loại cĩ hệ số giãn nở nhỏ hơn, cĩ thể dùng trực tiếp cho dịng điện qua hay dây điện trở bao quanh. Để độ uốn cong lớn yêu cầu phiến kim loại phải cĩ chiều dài lớn và mỏng. Nếu cần lực đẩy mạnh thì chế tạo tấm phiến rộng, dày và ngắn. Lê Ngọc Bích
4. Circuit Breaker Là thiết bị đĩng cắt mạch điện hoạt động tự động để bảo vệ mạch điện khỏi sự cố quá tải hay ngắn mạch. Chức năng chính là phát hiện các điều kiện bất thường và ngắt mạch ngay lập tức để bảo vệ mạch điện. Lê Ngọc Bích
5. Cấu tạo và nguyên lý Lê Ngọc Bích
6. Áptơmát ❖ Khi aptomat đang ở vị trí đĩng, tiếp xúc động 2 đĩng chặt lên tiếp xúc tĩnh 1, dịng điện từ nguồn chạy qua tiếp xúc tĩnh , qua tiếp xúc động, qua Rơle dịng điện 10, qua Rơle nhiệt 7, đi 1 Tiếp xúc tĩnh về tải. ở chế độ làm việc 2 Tiếp xúc động 3 Gối hướng dẫn bình thừơng thì lực điện từ 4, 6 Thanh truyền động 5 Móc hãm Rơle dịng điện sinh ra nhỏ 7 Rờ le nhiệt hơn lực căng lị xo 8 nên 8, 13 Lò xo kéo 9 Gối đỡ aptomat luơn giữ ở trạng 10 Rờ le dòng điện thái đĩng. 11 Chốt quay 12 Tay thao tác đóng cắt 14 Cách tử dập hồ quang Lê Ngọc Bích
7. Áptơmát ❖Nếu đường dây hoặc thiết bị điện sau áptomát bị ngắn mạch thì dịng điện chạy qua áptomát sẽ lớn hơn rất nhiều so với dịng điện định mức. Vì vậy dịng điện ở rơle 10 sinh ra sẽ lớn hơn lực căng lị xo 8, cho nên thanh truyền động 6 bị lực điện từ kéo tụt xuống lỡm cho mĩc hãm 5 mở ra, khi đĩ lị xo 13 sẽ kéo thanh truyền động 4 sang trái đa tiếp xúc động 2 rời khỏi tiếp xúc tĩnh 1, mạch điện được cắt, hồ quang điện phát sinh giữa hai đầu tiếp xúc động vỡ tĩnh được cách tử 14 dập tắt. Lê Ngọc Bích
8. Áptơmát ❖Sau khi kiểm tra khắc phục xong sự cố ngắn mạch ta đĩng lại áptomát qua tay thao tác đĩng cắt 12. Trường hợp đường dây hoặc thiết bị điện sau khi áptomát bị quá tải sau thời gian t (khoảng 1-2 phút) rơle nhiệt sẽ tác động lên thanh truyền 6 làm cho mĩc hãm 5 mở ra. Khi đĩ lị xo 13 sẽ kéo thanh truyền động 4 sang trái đưa tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh, nên mạch điện được cắt ra. Muốn đĩng, cắt mạch thì tác động vào tay thao tác 12 (đẩy lên đĩng, đẩy xuống cắt như hình vẽ). Lê Ngọc Bích
9. áptomát bảo vệ kém áp và mất điện ❖ Nhiệm vụ: Đĩng, cắt và tự động bảo vệ kém áp cho mạch điện hạ áp. ❖ Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc: ▪ a.Cấu tạo: 1. Lò xo kéo 4. Lõi thép non 7. Tiếp xúc động 2. Gối đỡ trượt 5. Rờ le điện áp 8. Thanh truyền động 3. Cách tử dập hồ quang 6. Tiếp xúc tĩnh 9. Chốt quay Lê Ngọc Bích
10. áptomát bảo vệ kém áp và mất điện ❖ Hoạt động: ▪ Khi đóng mạch bằng tay thao tác đóng cắt thì dòng điện sẽ cấp từ nguồn sang tải qua các tiếp điểm của tiếp xúc động 7 đồng thời dòng điện cuãng đi qua cuộn dây 5 tạo ra lực điện từ kéo giữ các tiếp điểm 7 tiếp xúc với nhau. Lực Fđt này lớn hơn lực kéo của lò xo 1. Khi có sực có giảm áp hoặc mất điện, dòng điện qua cuộn dây 5 giảm làm giảm lực điện từ Fđt nhỏ hơn so với lực kéo của lò xo 1, do đó các tiếp điểm động bị kéo về phía lò xo và làm hở mạch. Nếu muốn đóng mạch lại thì phải đóng bằng tay thao tác đóng cắt 10. 10 Lê Ngọc Bích
11. Khí cụ tác động điện cơ Lê Ngọc Bích
12. Nam châm điện ❖ Khái niệm chung : ▪ Trong cơ cấu điện từ chấp hành nam châm điện là bộ phận chủ yếu. Nĩ sinh ra lực điện từ cần thiết để cho các cơ cấu đĩ làm việc. Nam châm điện một chiều cĩ cuộn dây điện áp đợc dùng rơng rãi hơn cả bởi nĩ cĩ những ưu điểm sau: ▪ Khi làm việc khơng gây ra rung, ồn vì lực điện khơng thay đổi theo thời gian ▪ Mạch từ khơng bị phát nĩng do tổn hao sắt gây ra, lực điện từ lớn hơn gấp hai lần so với lực điện từ ở mạch điện từ xoay chiều cĩ cùng kích thướt và cùng mật độ từ cảm. ▪ Dịng điện trong cuộn dây khơng phụ thuộc vào kích thước mạch từ và khe hở khơng khí của mạch từ. ▪ Cĩ thể dùng nguồn ắc quy thay thế khi mất điện lới ▪ Cĩ nhiều dạng, loại cơ cấu điện từ chấp hành khác nhau với những chức năng khác nhau. Lê Ngọc Bích
13. Nam châm điện ❖Cấu tạo: ▪ Cuộn dây ▪ Lõi sắt ▪ Mặt cực ▪ Dây dẫn đưa điện vào ▪ Vành bảo vệ bằng vật liệu khơng dẫn từ. Lê Ngọc Bích
14. Nam châm điện ❖ Hoạt động: ▪ Khi dòng điện đi qua cuộn dây thì sẽ sinh ra từ trường bên trong lõi sắt. Tùy theo chiều của dòng điện mà sự phân cực cửa từ trường là khác nhau được xác định bằng quy tắt bàn tay phải. Với quy tắc này và tưởng tượng rằng , đoạn dây thằng bây giờ được uốn thành một vòng dây ,ta xác định được từ trường của vòng dây . Khi từ trường của nhiều vòng dây kết hợp lại với nhau sẽ tạo thành từ trường của cuộn dây . Từ trường đều và mạnh nhất trong lòng cuộn dây .Chiều từ trường của cuộn dây cũng tương ứng với chiều từ trường của các vòng dây.Ở vòng dây ngoài cùng , nơi các đường sức từ có hướng đi ra khỏi cuộn dây là cực bắc của nam châm .Vòng dây ngoài cùng còn lại , nơi các đường sức từ đi vào cuộn dây là cực nam của nam châm (tương tự nam châm vĩnh cửu) 14 Lê Ngọc Bích
15. Ly hợp điện từ ❖Khái niệm : ▪ Khớp ly hợp điện từ là cơ cấu giúp quá trình truyền lực từ trục này sang trục kia bằng lực điện từ. Hiện nay vẫn cịn dùng nhiều trong tự động hố và điều khiển từ xa để thay đổi tốc độ của trục dẫn. Khớp ly hợp điện từ gồm : • Khớp ly hợp điện từ kiểu ma sát. • Khớp ly hợp điện từ kiểu bám. • Khớp ly hợp điện từ kiểu từ trễ. Lê Ngọc Bích
16. Ly hợp điện từ ❖Khớp ly hợp điện từ kiểu ma sát : ▪ Mo men được truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ các đĩa ma sát khi chúng bị ép chặt vào nhau. Cịn ly và hợp thì đợc điều khiển bằng thao tác “ngắt” và “đĩng” của cuộn dây nam châm. ▪ Nhược điểm của loại ly hợp này là khơng điều chỉnh đợc tốc độ trục bị dẫn vì nếu giảm lực hút điện từ thì đĩa sẽ bị trượt dài phá hỏng bề mặt ma sát. Lê Ngọc Bích
17. Ly hợp điện từ ❖ Khớp ly hợp điện từ kiểu bám : moment truyền lực nhờ lực bám giữa hai mặt quay của trục dẫn và trục bị dẫn cĩ trộn bột sắn và bột than, dầu nhờn để giảm ma sát. Khi cĩ từ trường do cuộn dây sinh ra một lớp bột này sẽ trở nên “cứng” và ‘nổi” hai mặt quay của trục dẫn. Khi khơng cĩ dịng bột dạng lỏng trượt (cho phép điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi dịng điện cuộn dây nam châm điện). Nếu mơment cản của trục 1 trục dẫn 2. tang trống 3. cuộn dây bị dẫn lớn sẽ dẫn đến trợt so với 4. mạch từ 5. trục bị dẫn 6. mạt sắt trục dẫn nhưng khơng sợ hỏng mặt quay. Lê Ngọc Bích
18. Ly hợp điện từ Lê Ngọc Bích
19. Ly hợp điện từ Lê Ngọc Bích
20. Phanh điện từ Lê Ngọc Bích
21. Phanh điện từ ❖ Phanh hãm điện từ là cơ cấu điện từ dùng để hãm các thiết bị đang quay. Nĩ là bộ phận khơng thể thiếu của cần cẩu, thang máy hay tài điện. ❖ Thơng thường nhất là loại phanh hãm bằng má và bằng 1. mạch từ đai, ở các loại này lực hãm 2. cuộn dây 3. phần ứng và nhả được khuếch đại qua 4. lị xo hệ thống địn bẩy. Ngồi ra 5. má phanh 6. đĩa hãm cịn bộ đếm và bọ chọn 7. trục quay bước điện từ 8. đệm da Lê Ngọc Bích
22. Van điện từ ❖ Dùng để đĩng mở các ống dẫn chất lỏng hoặc khí, phần động mạch từ gắn với cơ cấu làm việc của van. Khi đa điện vào cuộn dây NCĐ lực hút điện từ làm phần động cơ cấu chuyển động làm van đĩng hoặc mở. ❖ Cần thiết kế sao cho áp lực 1. Đế lắp ống dẫn khí của chất lỏng dẫn cùng 2. Ống vào chiều lực điện từ để điều 3. Ống dẫn ra 4. Võ bao phần điện từ khiển van được dễ dàng. 5. Cuộn dây 6. Mạch từ 7. Nam châm 8. Lị xo 9. Cổng van Lê Ngọc Bích
23. Van điện từ ❖ Các dạng thức tế thường gặp: Lê Ngọc Bích
24. Van điện từ ❖ Mạch khí ứng dụng: Lê Ngọc Bích
25. Khí cụ điều khiển lập trình được: PLC Lê Ngọc Bích
26. Phương pháp thiết kế hệ thống tự động với PLC Lê Ngọc Bích
27. Khái niệm PLC: ❖ PLC là thuật ngữ viết tắt từ danh từ : PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER. ❖ Cấu trúc tổng quát của một PLC bao gồm các thành phần sau: ▪ Bộ nguồn. ▪ Bus (Trạm). ▪ Bộ nhớ. ▪ Bộ vi xử lý CPU. ▪ Các ngỏ vào và ra. 27 Lê Ngọc Bích
28. Cấu trúc của hệ thống tự động dùng PLC CƠ-CẤU HỌAT ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN, KÍCH THỦY LỰC, KHÍ NÉN. VALVE ĐIỆN TỪ . . KHÂU CHẤP HÀNH CẢM BIẾN CƠ CẤU TIỀN HỌAT TIẾP ĐIỂM HÀNH TRÌNH ĐỘNG (DRIVER) TẾ BÀO QUANG ĐIỆN KHÂU ĐIỀU KHIỂN THERMISTOR CONTACTOR CẢM BIẾN PHÁT HIỆN TIẾP BIẾN TẦN CẬN. . . XỦ LÝ DỬ LIỆU BỘ PHÂN CHIA KHÍ NÉN THIẾT-BỊ THU-THẬP DỬ LIỆU LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT PLC BỘ VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐIỆN TỬ . . . THIẾT-BỊ NỐI KẾT RELAY THIẾT BỊ KHÍ NÉN; THIẾT BỊ THỦY LỰC. . . GIAO TIẾP GIỬA CON NGƯỜI VỚI THIẾT BỊ MÁY MÓC CÁC BỘ PHẬN GIAO TIẾP NÚT NHẤN, CONTACT, MÁN HÌNH, BÀN PHÍM HANDHOLE 28 Lê Ngọc Bích
29. Các ứng dụng của PLC ❖ Hệ thống băng tải ❖ Dây chuyền đóng gói ❖ Robot cấp phôi ❖ Hệ thống bơm và tưới tiêu ❖ Hệ thống sử lý nước ❖ Sản xuất thủy tinh ❖ Nhà máy xi măng ❖ Công nghiệp in ấn ❖ Dây chuyền xi mạ ❖ Xử lý thực phẩm ❖ Các máy công cụ ❖ Công nghiệp thuốc lá ❖ Công nghiệp sản xuất chất bán dẫn ❖ Nhà máy đường ❖ Nhà máy sản xuất dầu ăn ❖ Điều khiển nhiệt độ ❖ Hệ thống đèn giao thông ❖ Dây chuyền sản xuất xe hơi ❖ Công nghiệp luyện kim ❖ Ứng dụng tự động hóa thiết bị gia dụng (nhà thông minh) Lê Ngọc Bích
30. Cấu trúc cơ bản của PLC Lê Ngọc Bích
31. Cấu trúc cơ bản của PLC ❖PLC gồm có 4 thành phần cơ bản sau: ▪ 1. Vùng đệm ngõ vào (Input Area) : Các tí n hiệu nhận vào từ các thiết bị đầu vào bên ngoài (Input Devices) sẽ được lưu trong vùng nhớ này. ▪ 2. Vùng đệm ngõ ra (Output Area) : Các lệnh điều khiển đầu ra sẽ được lưu tạm trong vùng nhớ này. Các mạch điện tử trong PLC sẽ xử lý lệnh và đưa ra tín hiệu điều khiển thiết bị ngoài (Output Devices). ▪ 3. Bộ xử lý trung tâm (CPU) là nơi xử lý mọi hoạt động của PLC, bao gồm việc thực hiện chương trình. ▪ 4. Bộ nhớ (Memory) là nơi lưu chương trình điều khiển và các trạng thái nhớ trung gian trong quá trình thực hiện. Lê Ngọc Bích
32. Ưu điểm: ❖Dễ thay đổi chương trình khi cĩ yêu cầu thay đổi hệ thống ❖Chịu được mơi trường làm việc cơng nghiệp khắc nghiệt ❖Cấu tạo dạng mơ đun nên dễ thay đổi, mở rộng và thay thế. Lê Ngọc Bích
33. Phương pháp đấu dây ngõ vào/ngõ ra. ❖Ngõ vào tín hiệu rời rạc 33 Lê Ngọc Bích
34. Phương pháp đấu dây ngõ vào/ngõ ra. ❖Các ngõ vào dạng rời rạc và cách ly 34 Lê Ngọc Bích
35. Phương pháp đấu dây ngõ vào/ngõ ra. ❖Các ngõ ra dạng rời rạc 35 Lê Ngọc Bích
36. Phương pháp đấu dây ngõ vào/ngõ ra. ❖Các ngõ vào dạng tương tự 36 Lê Ngọc Bích
37. Phương pháp đấu dây ngõ vào/ngõ ra. ❖Các ngõ ra dạng tương tự 37 Lê Ngọc Bích
38. Lê Ngọc Bích