Giáo trình môn Kỹ thuật điện

CB 
được mở ra, mạch điện bị ngắt. 
1.4.2.3. Phân loại và cách lựa chọn CB 
Theo kết cấu, người ta chia CB ra ba loại: một cực, hai cực và ba cực. 
Theo thời gian thao tác, người ta chia CB ra loại tác động không tức thời và 
loại tác động tức thời (nhanh). 
Tùy theo công dụng bảo vệ, người ta chia CB ra các loại: CB cực đại theo 
dòng điện, CB cực tiểu theo điện áp, CB dòng điện ngược v.v Việc lựa chọn CB, 
chủ yếu dựa vào : 
- Dòng điên tính toán đi trong mạch. 
- Dòng điện quá tải. 
- Khi CB thao tác phải có tính chọn lọc. 
Ngoài ra lựa chọn CB còn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải là CB 
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. 
Yêu cầu chung là dòng điện định mức của móc bảo vệ không được bé hơn dòng điện 
tính toán Itt của mạch. 
 207
Tùy theo đặc tính và điều kiện làm việc cụ thể của phụ tải, người ta hướng 
dẫn lựa chọn dòng điện định mức của móc bảo vệ bằng 125%, 150% hay lớn hơn 
nửa so với dòng điện tính toán mạch. 
1.5. Contactor 
1.5.1. Khái niệm chung 
Contactor là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm, tạo liên lạc 
trong mạch điện bằng nút nhấn. Như vậy khi sử dụng contactor ta có thể điều khiển 
mạch điện từ xa có phụ tải với điện áp đến 500V và dòng là 600A (vị trí điều khiển, 
trạng thái hoạt động của contactor rất xa vị trí các tiếp điểm đóng ngắt mạch điện). 
Phân loại contactor tùy theo các đặc điểm sau: 
+ Theo nguyên lý truyền động: ta có contactor kiểu điện từ (truyền điện bằng 
lực hút điện từ), kiểu hơi ép, kiểu thủy lực. Thông thường sử dụng contactor 
kiểu điện từ. 
+ Theo dạng dòng điện: contactor một chiều và contactor xoay chiều 
(contactor 1 pha và 3 pha). 
1.5.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 
1.5.2.1. Cấu tạo 
Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: cơ cấu điện từ (nam châm điện), 
hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm chính và phụ). 
a. Nam châm điện 
Nam châm điện gồm có 4 thành phần: 
+ Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm. 
+ Lõi sắt (hay mạch từ) của nam châm gồm hai phần: phần cố định, và phần 
nắp di động. Lõi thép nam châm có thể có dạng EE, EI hay dạng CI. 
+ Lò xo phản lực có tác dụng đẩy phần nắp di động trở về vị trí ban đầu 
khi ngừng cung cấp điện vào cuộn dây. 
b. Hệ thống dập hồ quang điện 
Khi contactor chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm 
 208
bị cháy, mòn dần. Vì vậy cần có hệ thống dập hồ quang gồm nhiều vách ngăn làm 
bằng kim loại đặt cạnh bên hai tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là ở các tiếp điểm chính 
của contactor. 
c. Hệ thống tiếp điểm của contactor 
Hệ thống tiếp điểm liên hệ với phần lõi từ di động qua bộ phận liên động về cơ. 
Tùy theo khả năng tải dẫn qua các tiếp điểm, ta có thể chia các tiếp điểm của 
contactor thành hai loại: 
- Tiếp điểm chính: có khả năng cho dòng điện lớn đi qua (từ 10A đến vài 
nghìn A, thí dụ khoảng 1600A hay 2250A). Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường 
hở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của contactor làm mạch từ contactor hút lại. 
- Tiếp điểm phụ: có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A. 
Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: thường đóng và thường hở. Tiếp điểm thường đóng 
là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với nhau giữa hai tiếp điểm) khi cuộn 
dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ (không được cung cấp điện). Tiếp 
điểm này hở ra khi contactor ở trạng thái hoạt động. Ngược lại là tiếp điểm thường hở. 
Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính thường được lắp trong mạch điện động 
lực, còn các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển (dùng điều khiển 
việc cung cấp điện đến các cuộn dây nam châm của các contactor theo quy trình định trước). 
Theo một số kết cấu thông thường của contactor, các tiếp điểm phụ có thể 
được liên kết cố định về số lượng trong mỗi bộ cotactor; tuy nhiên cũng có một 
vài nhà sản xuất chỉ bố trí cố định số tiếp điểm chính trên mỗi contactor; còn các 
tiếp điểm phụ được chế tạo thành những khối rời riêng lẻ. Khi cần sử dụng ta chi 
ghép thêm vào trên contactor, số lượng tiếp điểm phụ trong trường hợp này có 
thể bố trí tùy ý. 
1.5.2.2. Nguyên lý hoạt động của contactor 
 209
Hình 9.17 
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 (lực từ lớn hơn phản lực của lò xo), 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 làm cho tiếp điểm chính đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng 
thái (thường đóng sẽ mở ra, thường hở sẽ đóng lại) và duy trì trạng thái này. Khi 
ngưng cấp nguồn cho cuộn dây thì contactor ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm trở 
về trạng thái ban đầu. 
1.6. Rơle nhiệt 
1.6.1. Khái quát chung 
Rơ-le nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự 
cố quá tải. Rơ-le nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì nó có 
quán tính nhiệt lớn, phải có thời gian phát nóng, do đó nó làm việc có thời gian từ 
vài giây đến vài phút. 
1.6.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 
 210
a. Cấu tạo 
Hình 9.18 
1. Bộ phận đốt nóng. 
2. Tiếp điểm thường đóng. 
3. Thanh kim loại kép. 
 (có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau) 
4. Đòn bẩy. 
5. Lò xo. 
6. Nút ấn phục hồi 
b. Nguyên lý. 
Rơle nhiệt dùng để bảo vệ động cơ điện, mạch điện khỏi quá tải. 
Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì cấn có thời gian để phát nóng. 
Nguyên lý làm việc dựa vào tác dụng của dòng điện. 
Bộ phận đốt nóng (1) đấu nối tiếp vào mạch điện chính của thiết bị cần bảo vệ. 
Khi dòng điện trong mạch tăng quá mức quy định ( động cơ bị quá tải) thì nhiệt 
lượng toả ra làm làm cho tÊm kim lo¹i kÐp (3) cong lªn phÝa 
trªn ( vÒ phÝa kim lo¹i cã hÖ sè gi·n në nhá). Nhê lùc 
kÐo cña lß xo (5), ®ßn bÈy (4) sÏ quay vµ më tiÕp ®iÓm 
(2). M¹ch ®iÖn tù ®éng mÊt ®iÖn. Bé phËn ®èt nãng nguéi 
®i thanh kim lo¹i kÐp hÕt cong Ên nót Ên phôc håi 
(6) ®­a r¬le vÒ vÞ trÝ cò, tiÕp ®iÓm (2) ®ãng. 
1.6.3. Đặc tính bảo vệ của rơle nhiệt. 
Đặc tính bảo vệ của rơle nhiệt là quan hệ giữa thời gian tác động t và dòng 
điện tác động I. 
t = f (I) 
Khi I < Iđm rơle không tác động, vì nhiệt độ thấp, độ chuyển dời của kim loại 
kép bé, chưa tạo ra lực cần thiết nên tiếp điểm chưa thay đổi trạng thái. Khi dòng 
điện càng tăng, thời gian tác động càng giảm. 
 211
Hình 9.19. Đặc tính bảo vệ của role nhiệt 
1.7. Timer 
1.7.1. Khái niệm chung 
Rơ-le thời gian là một khí cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động,với 
vai trò điều khiển trung gian giữa các thiết bị điều khiển theo thời gian định trước. 
Rơ-le trung gian gồm: mạch từ của nam châm điện, bộ định thời gian làm 
bằng linh kiện điện tử, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ ( khoảng 5A), vỏ bảo 
vệ và các chân ra tiếp điểm. 
Tùy theo yêu cầu sử dụng khi lắp ráp hệ thống mạch điều khiển truyền 
động, ta có hai loại rơ-le thời gian: rơ-le thời gian ON DELAY, rơ-le thời gian OFF DELAY. 
1.7.2. Rơ-le thời gian ON DELAY 
* Ký hiệu: 
Cuộn dây rơ-le thời gian: 
Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây rơ-le thời gian được ghi trên nhãn, thông 
thường : 110V, 220V 
 Hệ thống tiếp điểm: 
Tiếp điểm tác động không tính thời gian: tiếp điểm này hoạt động tương tự các 
tiếp điểm của rơ-le trung gian. 
Thường đóng: 
 212
Thường mở: 
Tiếp điểm tác động có tính thời gian: 
Tiếp điểm thường mở, đóng chậm, mở nhanh: 
Tiếp điểm thường đóng, mở chậm, đóng nhanh: 
* Nguyên lý hoạt động: 
Khi cấp nguồn vào cuộn dây của rơ-le thời gian ON DELA, các tiếp điểm 
tác động không tính thời gian chuyển đổi trạng thái tức thời (thường đóng hở ra, 
thường hở đóng lại), các tiếp điểm tác động có tính thời gian không đổi. Sau khoảng 
thời gian đã định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển trạng thái 
và duy trì trạng thái này. 
Khi ngưng cấp nguồn vào cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tức thời trở về trạng thái ban đầu. 
Sau đây là sơ đồ chân của rơ-le thời gian ON DELAY: 
 Hình 9.20 
b) Rơ-le thời gian OFF DELAY: 
* Ký hiệu: 
 213
Cuộn dây rơ-le thời gian: 
Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây rơ-le thời gian được ghi trên nhãn, thông 
thường : 110V, 220V 
Hệ thống tiếp điểm: 
Tiếp điểm tác động không tính thời gian: tiếp điểm này hoạt động tương tự các 
tiếp điểm của rơ-le trung gian. 
Thường đóng: 
Thường mở: 
Tiếp điểm tác động có tính thời gian: 
Tiếp điểm thường mở, đóng chậm, mở nhanh: 
* Nguyên lý hoạt động 
Khi cấp nguồn vào cuộn dây của rơ-le thời gian OFF DELAY, các tiếp 
điểm tác động tức thời và duy trì trạng thái này. 
Khi ngưng cấp nguồn vào cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tác động không 
tính thời gian trở về trạng thái ban đầu. Tiếp sau đó một khoảng thời gian đã 
định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển về trạng thái ban đầu. 
Sau đây là sơ đồ chân của rơ-le thời gian OFF DELAY: 
 214
Hình 9.21 
2. Mạch máy công nghiệp 
2.1. Mạch mở máy động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc 
Hình 9.22 là sơ đồ điều khiển động cơ không đồng bộ roto lồng sóc mở máy 
(quay theo một chiều). 
2.1.1. Sơ đồ mạch 
Hình 9.22 
2.1.2. Nguyên lý hoạt động. 
a. Mở máy : 
Cấp nguồn cho mạch điện : Đóng AP1, AP2 ấn S2 (7;9) Công tắc tơ K1 (9;0) 
có điện , tiếp điểm thường mở K1 (7;9) đóng lại duy trì tiếp điểm K1(3;13) đóng 
 215
(Đèn H1 sáng). Đồng thời các tiếp điểm mạch động lực K1 (2;8), (4;10), (6;12) 
đóng cấp nguồn cho động cơ M khởi động trực tiếp . Kết thúc quá trình mở máy. 
b. Dừng máy: 
Muốn dừng máy ấn S1 (5;7) ngắt điện toàn mạch điều khiển, động cơ dừng 
hoạt động. Kết thúc quá trình làm việc ta ngắt AP1, AP2 
c. Thiết bị bảo vệ 
Khi xảy ra quá tải, rơle nhiệt F2 tác động , tiếp điểm thường đóng F2(3;5) mở 
ra ngắt mạch điều khiển, tiếp điểm thường mở F2(3;11) đóng lại, đèn H2 sáng báo hiệu sự cố. 
Động cơ được nối đất an toàn bằng dây tiếp địa PE. 
2.2. Mạch đảo chiều quay động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc dùng 
nút nhấn. 
2.2.1. Sơ đồ mạch 
Hình 9.23 
2.2.2. Nguyên lý hoạt động. 
a. Khởi động 
Cấp nguồn cho mạch điện : Đóng AP1, AP. 
 216
+ Quay thuận: ấn S2(7;9) Công tắc tơ K1 (13;0) có điện, tiếp điểm thường 
mở K1 (7;11) đóng lại duy trì, (Đèn H1 sáng), tiếp điểm thường đóng K1 (17;19) mở 
ra khống chế khoá chéo chế độ quay ngược. Đồng thời các tiếp điểm mạch động 
lực K1 (2;8), (4;10), (6;12) đóng cấp nguồn cho động cơ M khởi động trực tiếp theo 
chiều thuận. Kết thúc quá trình mở máy theo chiều thuận. 
 + Quay ngược: Muốn đảo chiều quay động cơ ta thực hiện khi động cơ ở chế độ 
dừng: ấn nút S1(5;7) Công tắc tơ K1 mất điện, tiếp điểm thường đóng K1(17;19) 
đóng lại. tiếp điểm mạch động lực K1(2;8), (4;10), (6;12) mở ra ngắt động cơ ra 
khỏi lưới điện. Ấn nút S3 (9;11) Công tắc tơ K2(19;0) có điện, tiếp điểm thường 
mở K2(7;17) đóng lại duy trì, (đèn H2 sáng), tiếp điểm thường đóng K2(11;13) mở 
ra khống chế khoá chéo chế độ quay thuận. Đồng thời tiếp điểm mạch động lực K2 
(2;12), (4;10), (6;8) đóng đảo chéo 2 trong 3 pha cấp nguồn cho động cơ M hoạt 
động ở chế độ ngược. 
b. Dừng máy 
Muốn dừng máy ấn S1(5;7) ngắt điện toàn mạch điều khiển, mở tiếp điểm 
K1(K2)động cơ dừng hoạt động. Kết thúc quá trình làm việc ta ngắt AP1, AP. 
c. Thiết bị bảo vệ 
Khi động cơ xảy ra quá tải, rơle nhiệt F2 tác động , tiếp điểm thường đóng 
F2(3;5) mở ra ngắt mạch điều khiển, tiếp điểm thường mở F2(3;21) đóng lại, đèn H3 
sáng báo hiệu sự cố. 
2.3. Mạch khởi động động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc theo phương 
pháp đổi nối sao –tam giác 
2.3.1. Sơ đồ mạch 
 217
 Mạch động lực Mạch điều khiển 
2.3.2. Nguyên lý hoạt động. 
Động cơ M có chế độ làm việc lâu dài, ổn định với cách nối cuộn dây 
Stato. Để giảm dòng mở máy, người ta thực hiện đổi nối hình Y cho dây quấn 
Stato, tuỳ theo tình trạng nguồn cung cấp hoặc phụ tải của động cơ mà nó có thể 
được đổi nối trở lại nhanh hay chậm Kết thúc quá trình mở máy. 
a/ Mở máy : 
Cấp nguồn cho mạch điện : Đóng AP1, AP2. 
ấn S2 (7;9) Công tắc tơ K2 (13;0) có điện , tiếp điểm thường mở K2 
(9;15),(7;25) đóng lại ( Đèn H1 sáng), tiếp điểm thường đóng K2 (21;23) mở ra 
khoá chéo sự làm việc của K3 khi đó các tiếp điểm mạch động lực K2 (14;20), 
(16;20), (18;20) đóng chụm Y cho bộ dây Stato động cơ M. Đồng thời CTT K1 
(15;0) có điện, tiếp điểm thường mở K1(7;15) đóng lại duy trì, tiếp điểm thường mở 
K1 (19;21) đóng chuẩn bị cấp nguồn cho CTT K3 (23;0), các tiếp điểm K1 (2;8), 
(4;10), (6;12) trên mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho động cơ M khởi động ở 
chế độ nối Y bộ dây. Để kết thúc quá trình mở máy ấn S3 (9;11) CTT K2 (13;0) mất 
điện các tiếp điểm thường mở K2(9;15), (7;25) mở ra, tiếp điểm thường đóng K2 
(21;23) đóng lại Công tắc tơ K3 (23;0) có điện, tiếp điểm thường mở K3 (17;19) 
 218
đóng lại duy trì, tiếp điểm K3 (7;27) đóng ( Đèn H2 sáng). Đồng thời các tiếp điểm 
mạch động lực K3 (2;18), (4;16), (6;14) đóng đổi nối bộ dây Stato động cơ M sang 
làm việc ở chế độ nối . Kết thúc quá trình mở máy. 
b/ Dừng máy: 
Muốn dừng máy ấn S1 (5;7) ngắt điện toàn mạch điều khiển, động cơ dừng 
hoạt động. Muốn kết thúc quá trình làm việc ta ngắt AP1, AP2 
c/ Thiết bị bảo vệ 
Khi xảy ra quá tải, rơle nhiệt F2 tác động , tiếp điểm thường đóng F2(3;5) 
mở ra ngắt mạch điều khiển, tiếp điểm thường mở F2(3;29) đóng lại, đèn H3 sáng 
báo hiệu sự cố. 
Kiến thức cần thiết để thực hiện công việc 
- Cấu tạo - công dụng khí cụ điện hạ áp. 
- Mạch máy công nghiệp 
Các bước và cách thức thực hiện công việc 
Nghiên cứu trả lời các câu hỏi sau: 
1. Nêu công dụng, cấu tạo, cách hoạt động của cầu chì; cầu dao? 
2. Nêu cấu tạo và nguyên tắc tác động của nút ấn? 
3. Nêu công dụng, nguyên lý cấu tạo và làm việc của công tắc tơ? 
4. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của áp tô mát dòng điện cực đại và áp tô mát 
điện áp thấp? 
5. Trình bày nguyên lý cấu tạo và làm việc của role nhiệt? 
6. Vẽ và giải thích nguyên lý hoạt động, tác dụng của các phần tử trên các sơ đồ 
mở máy, đảo chiều quay động cơ không đồng bộ? 
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập 
- Kiểm tra 45 viết phút. 
Câu hỏi 
1. Nêu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và cách lựa chọn cầu dao? 
Gợi ý: 
 219
- Cấu tạo 
- Ký hiệu 
- Nguyên tắc làm việc 
- Cách lựa chọn. 
2. Trình bày nguyên lý hoạt động, tác dụng của các phần tử trên sơ đồ đảo chiều 
quay động cơ không đồng bộ? 
Gợi ý: 
- Sơ đồ mạch điện. 
- Các phần tử trong mạch. 
- Hoạt động của mạch. 
 220
 TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh: Kỹ thuật điện (Lý thuyết và 100 bài giải). 
NXBKHKT, 1995. 
2. Hoàng Hữu Thuận: Đo lường máy điện khí cụ điện. NXBCNKT, 1982. 
3. Tô Đẳng, Nguyễn Xuân Phái: Sử dụng và sửa chữa khí cụ điện hạ thế. 
NXBKHKT, 1978. 
4. Giáo trình máy điện dùng cho các trường đào tạo hệ trung học chuyên nghiệp. 
NXBGD, 2006. 
5. Trần Minh Sơ: Kỹ thuật điện. NXB Đại học sư phạm, 2003.