Giáo Trình Lý Thuyết Khí Cụ Điện Phần 2 Tại Trường ĐH Công Nghiệp TP.HCM

Giáo trình kỹ thuật về lý thuyết khí cụ điện phần 2 trường đh công nghiệp tp hồ chí minh, biên soạn theo chương trình đào tạo chuẩn, hệ thống hóa kiến thức từ cơ bản đến nâng cao.

• Trường học: Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM
• Chuyên ngành: Khí Cụ Điện
• Đề tài: Khí Cụ Điện Điều Khiển Mạch Điện A – Contactor
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Địa điểm: TP.HCM

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Khí Cụ Điện Phần 2 Trường ĐH Công Nghiệp TP

Giáo trình Khí Cụ Điện Phần 2 tại Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM cung cấp kiến thức chuyên sâu về các loại khí cụ điện, đặc biệt là contactor. Nội dung giáo trình được thiết kế nhằm giúp sinh viên nắm vững lý thuyết và ứng dụng thực tiễn của các thiết bị điện trong ngành công nghiệp. Các khái niệm cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại khí cụ điện sẽ được trình bày chi tiết.

1.1. Khái niệm và vai trò của khí cụ điện trong công nghiệp

Khí cụ điện là thiết bị không thể thiếu trong hệ thống điện công nghiệp. Chúng giúp điều khiển và bảo vệ các mạch điện, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành.

1.2. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của contactor

Contactor là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện. Cấu trúc của contactor bao gồm các thành phần như cuộn dây, nam châm điện và các tiếp điểm, giúp thực hiện chức năng điều khiển từ xa.

II. Vấn đề và thách thức trong việc sử dụng khí cụ điện

Việc sử dụng khí cụ điện trong công nghiệp gặp phải nhiều thách thức, từ việc lựa chọn thiết bị phù hợp đến việc bảo trì và sửa chữa. Các vấn đề này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và độ an toàn của hệ thống điện.

2.1. Các vấn đề thường gặp khi sử dụng contactor

Một số vấn đề thường gặp bao gồm sự cố tiếp điểm, quá tải điện và hỏng hóc do môi trường làm việc khắc nghiệt. Những vấn đề này cần được phát hiện và khắc phục kịp thời.

2.2. Thách thức trong việc bảo trì và sửa chữa khí cụ điện

Bảo trì định kỳ là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định của khí cụ điện. Tuy nhiên, việc thiếu kiến thức và kỹ năng có thể dẫn đến những sai sót trong quá trình bảo trì.

III. Phương pháp và giải pháp tối ưu cho việc sử dụng khí cụ điện

Để tối ưu hóa việc sử dụng khí cụ điện, cần áp dụng các phương pháp và giải pháp hiệu quả. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

3.1. Lựa chọn thiết bị phù hợp cho từng ứng dụng

Việc lựa chọn contactor và các khí cụ điện khác cần dựa trên các tiêu chí như công suất, điện áp và môi trường làm việc. Điều này giúp đảm bảo thiết bị hoạt động hiệu quả và bền bỉ.

3.2. Đào tạo và nâng cao kỹ năng cho nhân viên

Đào tạo nhân viên về cách sử dụng và bảo trì khí cụ điện là rất cần thiết. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro và nâng cao hiệu quả công việc.

IV. Ứng dụng thực tiễn của khí cụ điện trong công nghiệp

Khí cụ điện được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ sản xuất đến tự động hóa. Việc hiểu rõ ứng dụng của chúng giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.

4.1. Ứng dụng của contactor trong hệ thống điện công nghiệp

Contactor được sử dụng để điều khiển động cơ, đèn chiếu sáng và các thiết bị điện khác. Chúng giúp tự động hóa quy trình và tiết kiệm năng lượng.

4.2. Kết quả nghiên cứu về hiệu quả sử dụng khí cụ điện

Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng khí cụ điện đúng cách có thể tăng hiệu suất làm việc lên đến 30%. Điều này chứng tỏ tầm quan trọng của việc áp dụng công nghệ mới trong ngành điện.

V. Kết luận và tương lai của khí cụ điện trong ngành công nghiệp

Khí cụ điện sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của ngành công nghiệp. Việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu quả và an toàn trong sử dụng.

5.1. Xu hướng phát triển của khí cụ điện trong tương lai

Các công nghệ mới như IoT và tự động hóa sẽ làm thay đổi cách thức hoạt động của khí cụ điện, giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu rủi ro.

5.2. Tầm quan trọng của việc cập nhật kiến thức mới

Cập nhật kiến thức về khí cụ điện và công nghệ mới là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRÖÔØNG ðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ÑIEÄN CHÖÔNG 4 : KHÍ CUÏ ÑIEÄN ÑIEÀU KHIEÅN MAÏCH ÑIEÄN A – CONTACTOR I. Contactor laø moät loaïi khí cuï ñieän duøng ñeå ñoùng ngaét caùc tieáp ñieåm, taïo lieân laïc trong maïch ñieän baèng nuùt nhaán. Nhö vaäy khi söû duïng contactor ta coù theå ñieàu khieån maïch ñieän töø xa coù phuï taûi vôùi ñieän aùp ñeán 500V vaø doøng laø 600A (vò trí ñieàu khieån, traïng thaùi hoaït ñoäng cuûa contactor raát xa vò trí caùc tieáp ñieåm ñoùng ngaét maïch ñieän). Phaân loaïi contactor tuøy theo caùc ñaëc ñieåm sau: + Theo nguyeân lyù truyeàn ñoäng: ta coù contactor kieåu ñieän töø (truyeàn ñieän baèng löïc huùt ñieän töø), kieåu hôi eùp, kieåu thuûy löïc.

Thoâng thöôøng söû duïng contactor kieåu ñieän töø. + Theo daïng doøng ñieän: contactor moät chieàu vaø contactor xoay chieàu (contactor 1 pha vaø 3 pha). CAÁU TAÏO VAØ NGUYEÂN LYÙ HOAÏT ÑOÄNG. Caáu taïo: Contactor ñöôïc caáu taïo goàm caùc thaønh phaàn : cô caáu ñieän töø (nam chaâm ñieän), heä thoáng daäp hoà quang, heä thoáng tieáp ñieåm (tieáp ñieåm chính vaø phuï)ï.

Nam chaâm ñieän: Nam chaâm ñieän goàm coù 4 thaønh phaàn: + Cuoän daây duøng taïo ra löïc huùt nam chaâm. + Loõi saét (hay maïch töø) cuûa nam chaâm goàm hai phaàn: phaàn coá ñònh, vaø phaàn naép di ñoäng. Loõi theùp nam chaâm coù theå coù daïng EE, EI hay daïng CI. + Loø xo phaûn löïc coù taùc duïng ñaåy phaàn naép di ñoäng trôû veà vò trí ban ñaàu khi ngöøng cung caáp ñieän vaøo cuoäân daây.

Lyù Thuyeát Khí Cuï Ñieän Trang 54/ 54/ 103 TRÖÔØNG ðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ÑIEÄN Traïng thaùi nam chaâm chöa Traïng thaùi nam chaâm taïo löïc huùt huùt b. Heä thoáng daäp hoà quang ñieän: Khi contactor chuyeån maïch, hoà quang ñieän seõ xuaát hieän laøm caùc tieáp ñieåm bò chaùy, moøn daàn. Vì vaäy caàn coù heä thoáng daäp hoà quang goàm nhieàu vaùch ngaên laøm baèng kim loaïi ñaët caïnh beân hai tieáp ñieåm tieáp xuùc nhau, nhaát laø ôû caùc tieáp ñieåm chính cuûa contactor. Heä thoáng tieáp ñieåm cuûa contactor: Heä thoáng tieáp ñieåm lieân heä vôùi phaàn loõi töø di ñoäng qua boä phaän lieân ñoäng veà cô.

Tuøy theo khaû naêng taûi daãn qua caùc tieáp ñieåm, ta coù theå chia caùc tieáp ñieåm cuûa contactor thaønh hai loaïi: - Tieáp ñieåm chính: coù khaû naêng cho doøng ñieän lôùn ñi qua (töø 10A ñeán vaøi nghìn A, thí duï khoaûng 1600A hay 2250A). Tieáp ñieåm chính laø tieáp ñieåm thöôøng hôû ñoùng laïi khi caáp nguoàn vaøo maïch töø cuûa contactor laøm maïch töø contactor huùt laïi. - Tieáp ñieåm phuï: coù khaû naêng cho doøng ñieän ñi qua caùc tieáp ñieåm nhoû hôn 5A. Tieáp ñieåm phuï coù hai traïng thaùi: thöôøng ñoùng vaø thöôøng hôû, Tieáp ñieåm thöôøng ñoùng laø loaïi tieáp ñieåm ôû traïng thaùi ñoùng (coù lieân laïc vôùi nhau giöõa hai tieáp ñieåm) khi cuoän daây nam chaâm trong contactor ôû traïng thaùi nghæ (khoâng ñöôïc cung caáp ñieän).

Tieáp ñieåm naøy hôû ra khi contactor ôû traïng thaùi hoaït ñoäng. Ngöôïc laïi laø tieáp ñieåm thöôøng hôû. Nhö vaäy, heä thoáng tieáp ñieåm chính thöôøng ñöôïc laép trong maïch ñieän ñoäng löïc, coøn caùc tieáp ñieåm phuï seõ laép trong heä thoáng maïch ñieàu khieån (duøng ñieàu Lyù Thuyeát Khí Cuï Ñieän Trang 55/ 55/ 103 TRÖÔØNG ðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ÑIEÄN khieån vieäc cung caáp ñieän ñeán caùc cuoän daây nam chaâm cuûa caùc contactor theo quy trình ñònh tröôùc). Theo moät soá keát caáu thoâng thöôøng cuûa contactor, caùc tieáp ñieåm phuï coù theå ñöôïc lieân keát coá ñònh veà soá löôïng trong moãi boä cotactor; tuy nhieân cuõng coù moät vaøi nhaø saûn xuaát chæ boá trí coá ñònh soá tieáp ñieåm chính treân moãi contactor; coøn caùc tieáp ñieåm phuï ñöôïc cheá taïo thaønh nhöõng khoái rôøi rieâng leû.

Khi caàn söû duïng ta chi gheùp theâm vaøo treân contactor, soá löôïng tieáp ñieåm phuï trong tröôøng hôïp naøy coù theå boá trí tuøy yù. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa contactor: Contactor xoay chieàu Tieáp ñieåm Tay ñoøn Naép Cuoän daây Theùp Loõi theùp Contactor moät chieàu Tieáp ñieåm Cuoän daây huùt Naép theùp Loõi theùp Khi caáp nguoàn ñieän baèng giaù trò ñieän aùp ñònh möùc cuûa contactor vaøo hai ñaàu cuûa cuoän daây quaán treân phaàn loõi töø coá ñònh thì löïc töø taïo ra huùt phaàn loõi töø di ñoäng hình thaønh maïch töø kín (löïc töø lôùn hôn phaûn löïc cuûa loø xo), contactor ôû Lyù Thuyeát Khí Cuï Ñieän Trang 56/ 56/ 103 TRÖÔØNG ðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ÑIEÄN traïng thaùi hoaït ñoäng. Luùc naøy nhôø vaøo boä phaän lieân ñoäng veà cô giöõa loõi töø di ñoäng vaø heä thoáng tieáp ñieåm laøm cho tieáp ñieåm chính ñoùng laïi, tieáp ñieåm phuï chuyeån ñoåi traïng thaùi (thöôøng ñoùng seõ môû ra, thöôøng hôû seõ ñoùng laïi) vaø duy trì traïng thaùi naøy. Khi ngöng caáp nguoàn cho cuoän daây thì contactor ôû traïng thaùi nghæ, caùc tieáp ñieåm trôû veà traïng thaùi ban ñaàu.

Caùc kyù hieäu duøng bieåu dieãn cho cuoän daây (nam chaâm ñieän) trong contactor vaø caùc loaïi tieáp ñieåm. Ta coù nhieàu tieâu chuaån cuûa caùc quoác gia khaùc nhau, duøng bieåu dieãn cho cuoän daây vaø tieáp ñieåm cuûa contactor; ñeå deã phaân bieät ta coù theå toùm taét trong baûng kyù hieäu nhö sau: KYÙ HIEÄU THEO TIEÂU CHUAÅN CHAÂU AÂU MYÕ LIEÂN XOÂ ÑAÏI LÖÔÏNG Maïch Maïch Maïch Maïch Maïch Maïch ñieàu ñoäng löïc ñieàu ñoäng löïc ñieàu ñoäng löïc khieån khieån khieån CUOÄN DAÂY (NAM CHAÂM ÑIEÄN) TIEÁP ÑIEÅM THÖÔØNG ÑOÙNG Lyù Thuyeát Khí Cuï Ñieän Trang 57/ 57/ 103 TRÖÔØNG ðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ÑIEÄN TIEÁP ÑIEÅM THÖÔØNG HÔÛ Chuù yù: Trong moät sô ñoà maïch söû duïng nhieàu contactor, muoán phaân bieät caùc cuoän daây vaø tieáp ñieåm cuûa contactor, ta thöïc hieän qui öùôc nhö sau: - Ghi kyù hieäu, hay maõ soá cho cuoän daây cuûa contactor (thí duï M, R, S…) - Caùc tieáp ñieåm thuoäc veà contactor naøo thì mang cuøng maõ soá cuoän daây contactor ñoù. Vôùi kyù hieäu cuoän daây cuûa MYÕ, ta ghi maõ soá cuoän daây ngay taâm voøng troøn kyù hieäu cuûa cuoän daây, vôùi caùc kyù hieäu khaùc, ta ghi lieàn ngay caïnh kyù hieäu. Lyù Thuyeát Khí Cuï Ñieän Trang 58/ 58/ 103 TRÖÔØNG ðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ÑIEÄN III.

CAÙC THOÂNG SOÁ CÔ BAÛN CUÛA CONTACTOR. Ñieän aùp ñònh möùc: Ñieän aùp ñònh möùc cuûa contactor Uñm laø ñieän aùp cuûa maïch ñieän töông öùng maø tieáp ñieåm chính phaûi ñoùng ngaét, chính laø ñieän aùp ñaët vaøo hai ñaàu cuoän daây cuûa nam chaâm ñieän sao cho maïch töø huùt laïi. Cuoän daây huùt coù theå laøm vieäc bình thöôøng ôû ñieän aùp trong giôùi haïn (85- 105)% ñieän aùp ñònh möùc cuûa cuoän daây. Thoâng soá naøy ñöôïc ghi treân nhaõn ñaët ôû hai ñaàu cuoän daây contactor, coù caùc caáp ñieän aùp ñònh möùc: 110V, 220V, 440V moät chieàu vaø 127V, 220V, 380V, 500V xoay chieàu.

Doøng ñieän ñònh möùc: Doøng ñieän ñònh möùc cuûa contactor Iñm laø doøng ñieän ñònh möùc ñi qua tieáp ñieåm chính trong cheá ñoä laøm vieäc laâu daøi, thôøi gian contactor ôû traïng thaùi ñoùng khoâng quaù 8 giôø. Doøng ñieän ñònh möùc cuûa contactor haï aùp thoâng duïng coù caùc caáp laø: 10A, 20A, 25A, 40A, 60A, 75A, 100A, 150A, 250A, 300A, 600A. Neáu contactor ñaët trong tuû ñieän thì doøng ñieän ñònh möùc phaûi laáy thaáp hôn 10% vì laøm keùm maùt, doøng ñieän cho pheùp qua contactor coøn phaûi laáy thaáp hôn nöõa trong cheá ñoä laøm vieäc daøi haïn. Khaû naêng caét vaø khaû naêng ñoùng: Khaû naêng caét cuûa contactor ñieän xoay chieàu ñaït boäi soá ñeán 10 laàn doøng ñieän ñònh möùc vôùi phuï taûi ñieän caûm.

Khaû naêng ñoùng: contactor ñieän xoay chieàu duøng ñeå khôûi ñoäng ñoäng cô ñieän caàn phaûi coù khaû naêng ñoùng töø 4 ñeán 7 laàn I ñm BB BB. Tuoåi thoï cuûa contactor: Tuoåi thoï cuûa contactor ñöôïc tính baèng soá laàn ñoùng môû, sau soá laàn ñoùng môû aáy thì contactor seõ bò hoûng vaø khoâng duøng ñöôïc. Taàn soá thao taùc: Laø soá laàn ñoùng caét contactor trong moät giôø. Coù caùc caáp: 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1200, 1500 laàn / h.

Tính oån ñònh löïc ñieän ñoäng: Tieáp ñieåm chính cuûa contactor cho pheùp moät doøng ñieän lôùn ñi qua (khoaûng 10 laàn doøng ñieän ñònh möùc) maø löïc ñieän ñoäng khoâng laøm taùch rôøi tieáp ñieåm thì contactor coù tính oån ñònh löïc ñieän ñoäng. Lyù Thuyeát Khí Cuï Ñieän Trang 59/ 59/ 103 TRÖÔØNG ðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ÑIEÄN 7. Tính oån ñònh nhieät: Contactor coù tính oån ñònh nhieät nghóa laø khi coù doøng ñieän ngaén maïch chaïy qua trong moät khoaûng thôøi gian cho pheùp, caùc tieáp ñieåm khoâng bò noùng chaûy vaø haøn dính laïi. Sau ñaây laø moät soá hình aûnh cuï theå cuûa contactor.

Contactor DONGA TIEÁP ÑIEÅM PHUÏ ÑAÀU RA CUÛA CUOÄN DAÂY TIEÁP ÑIEÅM CHÍNH Lyù Thuyeát Khí Cuï Ñieän Trang 60/ 60/ 103 TRÖÔØNG ðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ÑIEÄN. Lyù Thuyeát Khí Cuï Ñieän Trang 61/ 61/ 103 TRÖÔØNG ðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ÑIEÄN Contactor cuûa haõng Merlin gerin Lyù Thuyeát Khí Cuï Ñieän Trang 62/ 62/ 103 TRÖÔØNG ðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ÑIEÄN IV. CAÙC CHEÁ ÑOÄ SÖÛ DUNG CONTACTOR (THEO TIEÂU CHUAÅN CUÛA PHAÙP VAØ TAÂY AÂU) Tuøy theo giaù trò doøng ñieän maø contactor phaûi laøm vieäc trong luùc bình thöôøng hay khi caét maø ngöôøi ta duøng caùc côõ khaùc nhau, beân caïnh ñoù phuï thuoäc vaøo loaïi hoä tieâu thuï, ñieàu kieän ñoùng môû, quaù trình khôûi ñoäng naëng nheï, ñaûo chieàu, haõm…. Sau ñaây laø caùc loaïi cheá ñoä söû duïng cuûa contactor.

Caùc contactor söû duïng ñieän xoay chieàu: kyù hieäu AC1; AC2; AC3; AC4. Theo tieâu chuaån IEC (International Electrotechnical Commission) thieát keá hay löïa choïn contactor theo cheá ñoä laøm vieäc, ta chuù yù ñeán caùc kyù hieäu AC ghi treân contactor. YÙ nghóa cuûa caùc kyù hieäu vaø phaïm vi söû duïng contactor ñöôïc trình baøy toùm taét nhö sau: a. Kyù hieäu AC1: Qui ñònh giaù trò doøng ñieän ñònh möùc qua caùc tieáp ñieåm chính cuûa contactor, khi contactor ñöôïc choïn löïa ñeå ñoùng ngaét cho nhöõng thieát bò, khí cuï ñieän, caùc loaïi phuï taûi xoay chieàu coù heä soá coâng suaát ít nhaát phaûi baèng 0,95 (cos  0,95).

Ví duï duøng cho nhöõng ñieän trôû ôû daïng söôûi aám, löôùi phaân phoá coù heä soá coâng suaát lôùn hôn 0,95. Kyù hieäu AC2: Contactor khi ñöôïc choïn löïa theo traïng thaùi naøy, duøng ñeå khôûi ñoäng phanh nhaáp nhaû (plugging), phanh ngöôïc (reverse current braking) cho ñoäng cô khoâng ñoàng boä rotor daây quaán. Khi caùc tieáp ñieåm contactor ñoùng kín maïch, hình thaønh doøng ñieän khôûi ñoäng, giaù trò doøng ñieän naøy baèng khoaûng 2,5 laàn doøng ñieän ñònh möùc cuûa ñoäng cô. Khi caùc tieáp ñieåm contactor hôû maïch, ngaét doøng ñieän khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô, ñieän aùp xuaát hieän giöõa hai cöïc cuûa tieáp ñieåm khoâng lôùn hôn ñieän aùp ñònh möùc cuûa nguoàn ñieän cung caáp.

Ví duï nhö: ñoäng cô ôû maùy in, naâng haøng… c. Kyù hieäu AC3: Contactor khi ñöôïc choïn löïa theo traïng thaùi naøy, duøng ñeå ñoùng ngaét ñoäng cô khoâng ñoàng boä rotor loàng soùc trong suoát caùc quaù trình vaän haønh thoâng thöôøng.