Khí cụ điện - Contactor
Định nghĩa – Cấu Tạo
Nguyên lý hoạt động
Ký hiệu cho các phần tử của contactor
Các khí cụ dùng kèm theo contactor.
Các mạch điều khiển.
Giản đồ thời gian.
Các thông số định mức.
Các chế độ làm việc của contactor.
Tuổi thọ và phương pháp chọn contactor.
74 trang
5360
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khí cụ điện - Contactor", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Khí cụ điện - Contactor
KHÍ CỤ ĐIỆN CONTACTOR BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2017 Định nghĩa – Cấu Tạo Nguyên lý hoạt động Ký hiệu cho các phần tử của contactor Các khí cụ dùng kèm theo contactor. Các mạch điều khiển. Giản đồ thời gian. Các thông số định mức. Các chế độ làm việc của contactor. Tuổi thọ và phương pháp chọn contactor. 2 NỘI DUNG BÀI GIẢNG 1. ĐỊNH NGHĨA VÀ CẤU TẠO 3 Contactor là khí cụ điện từ, áp dụng lực hút nam châm điện để đóng ngắt mạch điện bằng phương pháp điều khiển từ xa. Contactor gồm các thành phần sau: Nam châm điện : mạch từ và cuộn dây Lò xo phản lực . Hệ thống tiếp điểm và thanh dẫn di động Buồng dập hồ quang 4 Lò xo phản lực Cuộn dây Thân nam châm Nắp nam châm Tiếp điểm cố định Tiếp điểm di động 5 Thân nam châm Nắp nam châm Lò xo phản lực Mạch Từ 6 Cuộn dây Nắp nam châm Thân nam châm Mạch Từ 7 Tiếp điểm chính cố định Tiếp điểm chính di động 8 Phương pháp lắp các Tiếp Đ iểm Di Đ ộng 9 Tiếp điểm chính cố định Tiếp điểm chính di động 10 Tiếp điểm chính cố định Tiếp điểm chính di động 11 Kết cấu của Buồng dập Hồ quang 12 Tác dụng của buồng dập hồ quang 13 Tiếp điểm chính bị cháy do hồ quang điện 14 2 . NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 15 Trong mỗi Contactor có hai loại tiếp điểm: Tiếp Điểm C hính và Tiếp Điểm Phụ. Dòng cho phép đi qua Tiếp Điểm Chính có giá trị lớn ( từ 5A đến 2250 A ). Dòng cho phép đi qua Tiếp Điểm Phụ có giá trị thấp ( từ 5A đến 15 A ). Tiếp Điểm Chính được lắp trong mạch động lực dùng cấp nguồn trực tiếp đến Tải. Tiếp Điểm Phụ được lắp trong mạch điều khiển không liên quan đến Tải. 16 Vị Trí Tiếp Đ iểm C hính Vị Trí Tiếp Đ iểm Phụ 17 Trong mỗi Contactor thường có ba cặp hay bốn cặp Tiếp Điểm C hính loại thường hở . Trong mỗi Contactor thường có 1cặp hay 2 cặp Tiếp Điểm phụ loại thường hở và 1 cặp hay 2 cặp Tiếp Điểm phụ loại thường đóng 18 Bộ (module) Tiếp Đ iểm Phụ TĂNG CƯỜNG TIẾP ĐIỂM PHỤ CHO CONTACTOR 19 Lắp tăng cường Tiếp Đ iểm Phụ phía hông contactor Lắp tăng cường Tiếp Đ iểm Phụ phía trên contactor 20 Tiếp điểm thường đóng hở mạch trước. Tiếp điểm thường hở kín mạch sau. CHÚ Ý: 21 3. KÝ HIỆU CỦA CÁC BỘ PHẬN CONTACTOR 22 Ký hiệu của các loại Tiếp Điểm C hính và Tiếp Điểm Phụ không được phân biệt trong bản vẽ. Tiếp Điểm Chính luôn được lắp đặt trong mạch động lực cung cấp nguồn đến Tải Tiếp Điểm Phụ luôn được lắp đặt trong mạch điều khiển dùng cấp nguồn đến cuộn dây của các contactor hay cuộn dây của các khí cụ điều khiển khác. 23 Muốn contactor hoạt động cần cấp nguồn đến cuộn dây của nam châm điện bên trong contactor. Mạch cấp nguồn đến cuộn dây của nam châm điện bên trong contactor được gọi là mạch điều khiển. Mạch điều khiển thường dùng các nút nhấn để đóng ngắt nguồn điện cấp đến cuộn dây bên trong contactor . 4. KHÍ CỤ DÙNG KÈM THEO CONTACTOR 24 Nút nhấn đơn một chức năng Khối tiếp điểm thường đóng hay thường hở Bộ nút nhấn ON – OFF 25 Khối tiếp điểm đã kết nối với khung Mở rộng thêm khối tiếp điểm 26 Nút nhấn kép có thể thực hiện chức năng đóng hay ngắt mạch tùy thuộc vào sơ đồ mạch điện kết nối . 27 Relay nhiệt (Thermal Over Load) Contactor Contactor phối hợp với Relay nhiệt tạo thành bộ Khởi Động Từ (Magnetic Stater) có chức năng bảo vệ quá tải. 28 4 . CÁC MẠCH ĐIỀU KHIỂN DÙNG CONTACTOR 4. 1. MẠCH ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN: CÔNG DỤNG : Dùng hệ thống nút nhấn điều khiển đóng ngắt mạch c ung c ấp điện cho Tải thông qua tiếp điểm chính của contactor. TRÌNH TỰ THỰC HIỆN: Tạo mạch động lực bằng cách n ối nguồn đến Tải thông qua các tiếp điểm chính thường hở. Tạo mạch điều khiển bằng cách: Đấu nối tiếp nút nhấn thường đóng, nút nhấn thường hở với cuộn dây trong contactor . Đấu tiếp điểm phụ thường hở song song với nút nhấn thường hở . 29 L1 L2 L3 N TẢI 3 PHA OFF (STOP) ON (START) 1 2 3 MẠCH ĐIỀU KHIỂN 30 MẠCH ĐIỀU KHIỂN THEO CHUẨN IEC MẠCH ĐIỀU KHIỂN THEO CHUẨN NEMA 31 4. 2. GIẢN ĐỒ THỜI GIAN: Giản đồ thời gian là đồ thị mô tả trạng thái hoạt động của các phần tử hay khí cụ trong mạch điều khiển theo thời gian thực. Trục tung của g iản đồ thời gian mô tả trạng thái làm việc và trạng thái nghỉ của các khi cụ hoặc trạng thái kín mạch và hở mạch của các phần tử tiếp điểm. Trục hoành của giản đồ thời gian mô tả thời gian thực đang diển ra trong quá trình làm việc. 32 Tại trạng thái chưa tác động, các tiếp điểm của nút nhấn thường đóng ở trạng thái kín mạch được biểu diễn theo mức trạng thái 1. QUI ƯỚC CÁCH BIỂU DIỄN GIẢN ĐỒ THỜI GIAN NÚT NHẤN THƯỜNG ĐÓNG (NÚT NHẤN OFF) Tại lúc tác động lên nút nhấn, các tiếp điểm của nút nhấn thường đóng ở trạng thái hở mạch được biểu diễn theo mức trạng thái 0. Tác Động Ngoại Lực Khoảng thời gian 33 NÚT NHẤN THƯỜNG HỞ (NÚT NHẤN ON) Tại trạng thái chưa tác động, các tiếp điểm của nút nhấn thường hở ở trạng thái hở mạch được biểu diễn theo mức trạng thái 0. Tại lúc tác động lên nút nhấn, các tiếp điểm của nút nhấn thường hở chuyển từ trạng thái hở mạch sang trạng thái kín mạch được biểu diễn theo mức trạng thái 1. Tác Động Ngoại Lực Khoảng thời gian 34 CUỘN DÂY NAM CHÂM ĐIỆN TRONG CONTACTOR Khi chưa cấp nguồn, trạng thái của cuộn dây được biểu diễn tại mức 0. Khi cấp nguồn vào cuộn dây, trạng thái của cuộn dây được biểu diễn tại mức 1. Chưa cấp Nguồn Đã cấp Nguồn Thời Điểm Cấp Nguồn 35 Khi cuộn dây contactor chưa được cấp nguồn, các tiếp điểm thường đóng ở trạng thái kín mạch được biểu diễn theo mức trạng thái 1; trong khi các tiếp điểm thường hở ở trạng thái hở mạch được biểu diễn theo mức trạng thái 0. Khi cuộn dây contactor đã được cấp nguồn , các tiếp điểm thường đóng chuyển sang trạng thái hở mạch được biểu diễn theo mức trạng thái 0 ; trong khi các tiếp điểm thường hở sẽ chuyển sang trạng thái kín mạch được biểu diễn theo trạng thái 1. Tiếp điểm thường đóng hoàn tất quá trình chuyển mạch trước tiếp điểm thường hở . TIẾP ĐIỂM THƯỜNG ĐÓNG VÀ TIẾP ĐIỂM THƯỜNG HỞ 36 TÁC ĐỘNG Cấp nguồn cho cuôn dây contactor Tiếp điểm thường hở chuyển trạng thái Tác động ON Tác động OFF 37 CÔNG DỤNG : Dùng nhiều bộ nút nhấn ON – OFF điều khiển đóng ngắt mạch c ung c ấp điện cho Tải thông qua tiếp điểm chính của duy nhất một contactor. 4. 2. MẠCH ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN 2: TRÌNH TỰ THỰC HIỆN: Tạo mạch điều khiển bằng cách: Đấu nối tiếp các nút nhấn thường đóng Đấu song song các nút nhấn thường hở Đấu nối tiếp hệ thống các nút nhấn thường đóng với hệ thống các nút nhấn thường hở và cuôn dây của contactor. Đấu tiếp điểm phụ thường hở song song với nút nhấn thường hở . 38 L1 L2 L3 N TẢI 3 PHA 1 5 OFF 1 ON 1 2 3 OFF 2 ON 2 OFF 3 ON 3 4 5 4 4 4 5 5 4 39 ĐIỀU KHIỂN 1 CONTACTOR BẰNG NHIỀU HỆ THỐNG ON OFF VẼ THEO CHUẨN NEMA 40 4. 3. MẠCH ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN 3: CÔNG DỤNG : Khóa liên động dùng điện không cho hai contactor hoạt động đồng thời. TRÌNH TỰ THỰC HIỆN: Tạo mạch điều khiển bằng cách: Đấu riêng mỗi mạch điều khiển cho từng contactor theo mạch điều khiển cơ bản 1 . Đấu song song hai mạch điều khiển của hai contactor vừa thực hiện. Hai mạch này dùng chung nút nhấn OFF. Đấu chèn nối tiếp tiếp điểm thường đóng của contactor 1 với cuộn dây của contactor 2 và ngược lại. 41 KHÓA LIÊN ĐỘNG DÙNG ĐIỆN HAI CONTACTOR VẼ THEO CHUẨN NEMA 42 KHÓA LIÊN ĐỘNG HAI CONTACTOR BẰNG CƠ 43 Bộ khóa liê n động bằng cơ (Mechanical Interlock) 44 KHÓA LIÊN ĐỘNG DÙNG ĐIỆN HAI CONTACTOR ĐIỀU KHIỂN BẰNG NÚT NHẤN KẾP VẼ THEO CHUẨN NEMA 45 5. CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC CỦA CONTACTOR Theo IEC 60947–4, đặc tính của contactor được xác định thông qua các nội dung sau: Loại Thiết bị. Các giá trị định mức và giới hạn trong mạch động lực (mạch chính). Hạng mục sử dụng. Mạch điều khiển. Mạch phụ trợ. 46 Các giá trị định mức và giới hạn của mạch động lực (tại các tiếp điểm chính) bao gồm : Áp làm việc định mức Áp cách điện định mức ( > ) Áp xung kích định mức Dòng làm việc định mức Dòng nhiệt qua tiếp điểm được đặt trong không khí ( ít nhất bằng giá trị tối đa của và hoạt động trong 8 giờ ) Dòng nhiệt qua tiếp điểm được đặt trong vỏ hộp 47 Hạng mục sử dụng (Utilization Category) theo Tính Chất Tải Theo IEC 60947–4, trong hạng mục sử dụng tiêu chuẩn định nghĩa giá trị dòng điện mà contactor có thể đóng hay ngắt . Giá trị này phụ thuộc vào: Loại Tải được đóng ngắt mạch : động cơ rotor lồng sóc, động cơ rotor dây quấn , tải thuần trở. Hiện trạng lúc đóng hay ngắt mạch : động cơ đứng yên, đang khởi động, đang vận hành, đang đảo chiều hay phanh ngược. 48 49 Hạng mục sử dụng chính trong mạch AC Hạng mục Tải và hiện trạng AC 1 Tải có Hệ Số Công Suất bằng hay lớn hơn 0, 95. Tải Thuần Trở. AC2 Khởi động, phanh, vận hành nhấp nhả Động Cơ Rotor Dây Quấn. AC3 Động Cơ Rotor Lồng Sóc khởi động và ngắt mạch trong lúc đang vận hành AC4 Khởi động, phanh, vận hành nhấp nhả Động Cơ Rotor Lồng Sóc. 50 Hạng mục AC1 thường được ứng dụng trong các mạch đốt nóng bằng điện trở, mạch phâ n phối. Khi contactor hoạt động theo Hạng mục AC2: Lúc đóng kín mạch, tiếp điểm chính tạo dòng khởi động có giá trị lớn khoảng 2,5 lần dòng định mức. Lúc ngắt mạch, tiếp điểm chính ngắt dòng khởi động tại áp bằng hay nhỏ hơn áp nguồn định mức. 51 Khi contactor hoạt động theo Hạng mục AC3: Lúc đóng kín mạch, tiếp điểm chính tạo dòng khởi động có giá trị lớn khoảng 5 đến 7 lần dòng định mức. Lúc ngắt mạch, tiếp điểm chính ngắt dòng định mức tại áp bằng khoảng 20% áp nguồn định mức. Áp dụng cho tất cả mọi động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc đúng tiêu chuẩn 52 Khi contactor hoạt động theo Hạng mục AC4: Lúc đóng kín mạch, tiếp điểm chính tạo dòng khởi động có giá trị lớn khoảng 5 đến 7 lần dòng định mức. Lúc ngắt mạch, tiếp điểm chính ngắt dòng khởi động tại áp bằng hay rất lớn hơn áp nguồn định mức. Sự ngắt mạch trong điều kiện khác nghiệt. Áp dụng cho tất cả mọi động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc đúng tiêu chuẩn 53 Thông số định mức ghi t rên nhãn của contactor 54 55 Hạng mục sử dụng chính trong mạch DC Hạng mục Tải và hiện trạng DC 1 Tải DC có Hằng Số Thời Gian nhỏ hơn 1 ms. DC3 Khởi động, phanh, vận hành nhấp nhả Động Cơ DC kích từ song song. Hằng Số Thời Gian nhỏ hơn 2ms DC5 Khởi động, phanh, vận hành nhấp nhả Động Cơ DC kích từ nối tiếp. Hằng Số Thời Gian nhỏ hơn 7,5ms 56 Khi contactor hoạt động theo Hạng mục DC3: Lúc đóng kín mạch, tiếp điểm chính tạo dòng khởi động có giá trị lớn khoảng 2,5 lần dòng định mức. Lúc ngắt mạch, tiếp điểm chính ngắt dòng khởi động tại áp bằng hay nhỏ hơn áp nguồn định mức. Tốc độ quay của động cơ thấp, sức phản điện có giá trị bé, áp nguồn cung cấp có giá trị cao. Ngắt mạch khó khăn. 57 Khi contactor hoạt động theo Hạng mục DC5: Lúc đóng kín mạch, tiếp điểm chính tạo dòng khởi động có giá trị lớn khoảng 2,5 lần dòng định mức. Lúc ngắt mạch, tiếp điểm chính ngắt dòng khởi động tại áp cao hơn áp nguồn định mức. Tốc độ quay của động cơ thấp. 58 Các thông số của Mạch điều khiển gồm: Loại nguồn điện cung cấp. Công Suất tiêu thụ. Tần số nguồn điện hay nguồn DC. Áp định mức của mạch điều khiển. Áp định mức của nguồn cung cấp đến mạch điều khiển. Linh kiện ngoài được sử dụng trong mạch điều khiển (cảm biến, tiếp điểm của các khí cụ khác, optocouple, phần tử điện tử tác động.) 59 Tuổi thọ của contactor phụ thuộc : Số lần đóng ngắt (hay tần số hoạt động). Chế độ làm việc . THÍ DỤ 1: Cho ĐCKĐB 3 pha có P đm = 15 hp . Nguồn cung cấp có áp dây 380 V – 50 Hz . Biết hiệu suất định mức của động cơ là 0,88 và hệ số công suất định mức là 0,86 . Động cơ vận hành 24 giờ/ngày , tần số đóng ngắt 20 lần / giờ. Nếu dùng contactor cấp nguồn trực tiếp để vận hành (DOL- Direct On Lines) và dự trù tuổi thọ contactor là 10 năm thì cần chọn contactor có thông số thế nào ? 60 Các số liệu của động cơ là : Dòng dây định mức của động cơ là : Tổng số lần đóng ngắt N của contactor trong suốt thời gian 10 năm: GIẢI: 61 62 THÍ DỤ 2: Cho ĐCKĐB 3 pha có Pđm = 40 hp . Nguồn cung cấp có áp dây 380 V – 50 Hz . Biết hiệu suất định mức của động cơ là 0,9 và hệ số công suất định mức là 0,86 . Stator có 6 đầu ra dây, động cơ vận hành được với 2 cấp điện áp : 380 V / 660 V ( / Y ) . Động cơ vận hành 24 giờ/ngày , tần số đóng ngắt 2 lần / giờ. Nếu dùng contactor đổi đấu dây quấn từ Y sang để giảm dòng khởi động và dự trù tuổi thọ contactor là 10 năm thì cần chọn các contactor có thông số thế nào ? 63 GIẢI: Các số liệu của động cơ là : Dòng dây định mức của động cơ lúc đấu là : Dòng dây khởi động trực tiếp lúc động cơ đấu là : 64 TRẠNG THÁI VẬN HÀNH TRẠNG THÁI KHỞI ĐỘNG ÁP DÂY 380 V ÁP DÂY 380 V 65 TRẠNG THÁI KHỞI ĐỘNG ÁP DÂY 380 V CHUYỂN DÂY QUẤN STATOR ĐẤU Y, TỔNG TRỞ PHA TĂNG 3 LẦN DÒNG KHỞI ĐỘNG KHI DÂY QUẤN STATOR ĐẤU Y 66 TRẠNG THÁI KHỞI ĐỘNG DÂY QUẤN STATOR ĐẤU Y TRẠNG THÁI VẬN HÀNH DÂY QUẤN STATOR ĐẤU 67 TRẠNG THÁI KHỞI ĐỘNG DÂY QUẤN STATOR ĐẤU Y Dây quấn Stator đấu Y tương ứng với Nguồn áp 3 pha có Áp dây 660 V Nguồn 3 pha cung cấp để khởi động động cơ hiện tại có Áp dây 380V 68 TRẠNG THÁI CHUYỂN MẠCH Khi động cơ đang trong giai đoạn khởi động với sơ đồ đấu Y, nếu thực hiện chuyển mạch thì contactor S = 0. Như vậy contactor S sẽ ngắt mạch với dòng khởi động đang qua các tiếp điểm. Contactor S làm việc theo hạng mục AC4 69 TRẠNG THÁI VẬN HÀNH DÂY QUẤN STATOR ĐẤU 70 Dòng pha định mức của động cơ lúc đấu là : Contactor M và R ngắt mạch tại dòng pha định mức qua các tiếp điểm. Contactor M và R làm việc theo hạng mục AC3 Tổng số lần đóng ngắt N của contactor trong suốt thời gian 10 năm: 71 72 73 TRẠNG THÁI KHỞI ĐỘNG DÂY QUẤN STATOR ĐẤU Y TRẠNG THÁI VẬN HÀNH DÂY QUẤN STATOR ĐẤU Contactor S (AC4) loại LC1 D25 Contactor M , R (AC3) loại LC1 D38 74 S M R 1 4 2 5 3 6 L1 L2 L3 BỘ CONTACTOR CHUYỂN ĐỔI Y
File đính kèm:
- khi_cu_dien_contactor.pptx
