Đang tải... (xem toàn văn)
tài liệu về contactor, cấu tạo và nguyên lý hoạt động tài liệu về contactor, cấu tạo và nguyên lý hoạt động tài liệu về contactor, cấu tạo và nguyên lý hoạt động tài liệu về contactor, cấu tạo và nguyên lý hoạt động tài liệu về contactor, cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Chương : CONTACTOR I Tổng quan contactor : Định nghĩa : Contactor khí cụ điện hạ áp, thực việc đóng ngắt thường xuyên mạch điện động lực có dòng điện ngắt khơng vượt giới hạn dòng điện tải mạch điện Thao tác đóng ngắt contactor thực nhờ cấu điện từ, cấu khí động cấu thuỷ lực Nhưng thông dụng loại contactor điện từ Cấu tạo nguyên lý hoạt động : Contactor điện từ ứng dụng định luật điện từ Để hiểu định luật này, ta khảo sát nam châm điện đơn giản cuộn dây quấn quanh lõi sắt non, hai đầu dây nối vào nguồn điện chiều Dòng điện chảy qua cuộn dây làm từ hố lõi sắt, ngắt nguồn điện, khơng dòng chạy qua cuộn dây lõi sắt trở lại bình thường Dựa vào tượng trên, ta khảo sát cấu sau : Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Hình mơ tả cấu trúc contactor Bên contactor có hai mạch điện, mạch điều khiển, mạch lại mạch động lực Mạch điều khiển nối với cuộn cảm nam châm điện Mạch động lực nối với tiếp điểm tĩnh contactor Nam châm điện contactor có cấu tạo giống nam châm điện gồm cuộn dây quấn quanh lõi sắt non khảo sát Khi có điện cấp vào cuộn dây thơng qua mạch điều khiển, từ trường tạo từ hoá nam châm điện Từ trường hút lõi thép vào nam châm, làm tiếp điểm contactor đóng lại khép kín mạch động lực Khi ngắt mạch điều khiển, từ trường nam châm điện biến mất, tiếp điểm trở trạng thái cũ nhờ tác động lò xo Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Các thông số contactor : - - - - Dòng điện định mức : Là dòng điện dài hạn chảy qua hệ thống tiếp điểm contactor đóng mạch điện phụ tải Với giá trị dòng điện, mạch dẫn điện contactor khơng bị phát nóng giới hạn cho phép Điện áp định mức : Là điện áp đặt hai cực mạch dẫn điện contactor Khả đóng ngắt contactor : + Khả đóng contactor : Được đánh giá giá trị dòng điện mà contactor đóng thành cơng Thường giá trị từ đến lần giá trị dòng điện định mức + Khả ngắt contactor : Được đánh giá giá trị dòng điện ngắt, mà giá trị đó, contactor tác động ngắt thành cơng khỏi mạch điện Thường giá trị từ đến 10 lần dòng điện định mức Độ bền : Là số lần đóng ngắt khơng có dòng điện chảy qua hệ thống tiếp điểm contactor Vượt số lần đóng ngắt đó, tiếp điểm xem bị hư hỏng, khơng sử dụng Các loại contactor thường có độ bền từ 106 đến 5.106 lần thao tác Độ bền điện : Là số lần đóng ngắt dòng điện định mức Contactor loại thường có độ bền điện vào khoảng ≤ 106 lần Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Ký hiệu contactor : Ký hiệu Đại lượng cần biểu diễn Tiêu chuẩn Châu Âu Mạch điều khiển Mạch động lực Tiêu chuẩn Mỹ Mạch điều khiển Mạch động lực Tiêu chuẩn Liên Xô Mạch điều khiển Mạch động lực Cuộn dây Tiếp điểm thường đóng Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Tiếp điểm thường hở Phân loại contactor : Có nhiều cách phân loại contactor : - Theo nguyên lý truyền động : Ta có contactor kiểu điện từ, kiểu ép, kiểu thuỷ lực … Thường ta gặp contactor kiểu điện từ ( nội dung chương trình học ) - Theo dạng dòng điện : Contactor điện chiều contactor điện xoay chiều - Theo kết cấu : Người ta phân contactor dung nơi hạn chế chiều cao ( bảng điện gầm xe ) nơi hạn chế chiều rộng ( ví dụ buồng tàu điện ) Phân loại tiếp điểm contactor : - Theo khả tải dòng : Tiếp điểm ( cho dòng điện lớn qua từ 10A đến 1600A hay 2250A ), tiếp điểm phụ ( cho dòng điện qua có giá trị từ 1A đến 5A ) - Theo trạng thái hoạt động : Tiếp điểm thường đóng ( loại tiếp điểm trạng thái kín mạch cuộn dây nam châm contactor trạng thái nghỉ khơng có điện ), tiếp điểm thường mở ( tiếp điểm trạng thái hở mạch cuộn dây nam châm contactor trạng thái nghỉ khơng có điện ) II Mạch điều khiển dùng contactor : Mạch khởi động từ : Hình bên trình bày sơ đồ điện áp dùng khởi động từ việc khởi động bảo vệ động điện bap ha, khơng đồng Trong : - RN1 , RN2 hệ thống relay nhiệt bao gồm bi metal tiếp điểm thường đóng - CD cầu dao - C : contactor pha AC bao gồm tiếp điểm mạch động lực, tiếp điểm phụ mạch điều khiển cuộn dây nam châm điện mạch điều khiển Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Khởi động từ hoạt động sau : Khi muốn khởi động động D, đóng cầu dao CD vào nguồn điện pha để cung cấp nguồn cho mạch điều khiển hoạt động ( mạch rẽ nhánh hình ) Sau nhấn nút khởi động Đ Mạch điều khiển cung cấp điện áp cho cuộn dây nam châm điện C, hút nắp contactor, làm đóng tiếp điểm thường mở C mạch điện động lực, điện áp nguồn pha cung cấp cho động D làm cho khởi động Cuộn dây C mạch điều khiển lúc trì điện áp có mặt tiếp điểm thường mở phụ contactor đóng lại sau contactor tác động Tiếp điểm gọi tiếp điểm trì Muốn dừng động ta việc nhấn nút dừng M mạch điều khiển, làm cho mạch điều khiển điện, cuộn dây C điện, hệ thống cấu contactor tác động làm cho tiếp điểm C mạch động lực mở ra, ngắt nguồn động D làm cho dừng lại Tác động bảo vệ khởi động từ, chủ yếu bảo vệ tải cho động điện Khi động Đ bị tải, relay nhiệt RN1 RN2 ngắt mạch điều khiển, từ ngắt mạch động lực cung cấp cho động D làm cho dừng lại Mạch dung khoá lien động cho contactor : Trong số trường hợp thực tế, gặp phải yêu cầu sau : Hai tải thay phiên hoạt động, hai tải không phép hoạt động thời điểm Mạch điện thoả mãn yêu cầu này, điểm mấu chốt giải vấn đề nằm Khoá liên động điện ( interlock electrical switch ) Ở trạng thái ban đầu, nút nhấn OFF thường đóng, nút ON1, ON2 thường mở, M1,M2 khơng hoạt động Ta nhấn nút ON1, M1 hoạt động, tiếp điểm thường đóng Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com M1 hở làm cho tải M2 hoạt động dù có nhấn nút ON2, tiếp điểm thường mở M1 nhằm giữ cho tải M1 hoạt động lien tục Ngược lại, trình diễn tương tự ta khởi động M2 trước Nút OFF để ngắt điện cho tồn mạch Mạch dung khố lien động cho contactor ( nút bấm kép ) Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Trạng thái ban đầu mạch hình vẽ, ta nhấn ON1, lúc ON1 - ON2 tạo thành mạch kín cho M1 hoạt động, trạng thái hoạt động M1 sau giữ tiếp điểm thường mở M1 ON1 Sau đó, ta nhấn nút ON2, làm hở mạch M1 dừng hoạt động Và mạch M2 lại khép kín, M2 hoạt động Nút nhấn OFF để ngắt điện cho toàn mạch Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Các chế độ hoạt động contactor : Contactor có hai loại : sử dụng với động xoay chiều chiều Tuỳ theo giá trị dòng điện mà contactor phải làm việc hoạt động bình thường hay cắt mà ta dung cỡ khác Phạm vi sử dụng phụ thuộc vào : - Phụ tải : Động lồng sóc, động dây quấn - Điều kiện hoạt động, thực đóng mở, q trình khởi động nặng nhẹ, đảo chiều hãm … a Loại sử dụng với dòng điện xoay chiều: Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM - - Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com AC1 : Dùng cho thiết bị khí cụ điện, phụ tải sử dụng dòng điện xoay chiều mà hệ số cơng suất phải 0.95 Ví dụ dung cho điện trở dạng sưởi ấm hay lưới phân phối có hệ số công suất lớn 0.95 AC3 : Dùng cho động lồng sóc Khi đóng, contactor thiết lập dòng điện khởi động có trị số từ đến lần dòng điện định mức động Khi mở, contactor cắt dòng điện định mức cung cấp cho động ( lúc này, điện áp cực contactor biến động khoảng 20% điện áp lưới điện, nên việc cắt dễ dàng ) Ví dụ : Tất động lồng sóc thơng dụng : động cầu thang máy, băng chuyền, cần cẩu, máy nén … AC4 AC2 : Dùng cho phụ tải mà động dung dòng ngược để hãm hay có phụ tải làm việc gián đoạn, sử dụng động lồng sóc hay dây quấn Loại đóng cường độ đạt từ đến lần dòng điện định mức động Khi cắt, cắt dòng điện định mức với điện áp điện áp lưới điện Việc cắt khó khăn loại AC3 Ví dụ : dung động máy in, máy nâng hang, công nghiệp luyện kim… b Loại sử dụng dòng điện chiều : - - - - DC1 : Dùng cho tất thiết bị khí cụ điện, phụ tải sử dụng dòng điện chiều mà thời gian (L/R) bé hay 1ms ( nói cách khác phụ tải khơng có tính cảm hay tính cảm bé ) DC2 : Dùng với động chiều kích thích song song Hằng số thời gian khoảng 7.5ms Khi đóng, contactor thiết lập dòng điện khởi động nằm khoảng 2.5 lần dòng điện định mức Và mở, contactor cắt dòng điện định mức động Cắt dễ dàng DC3 : Loại chi phối khởi động, phanh dòng điện ngược hay có phụ tải làm việc gián đoạn Hằng số thời gian nhỏ 2ms Khi đóng, contactor thiết lập dòng khởi động gần 2.5 lần dòng điện định mức động Khi mở, phải cắt dòng điện gấp 2.5 lần dòng điện khởi động với điện áp điện áp lưới điện Việc cắt khó khăn Dùng khởi động động kích từ song song với phụ tải làm việc gián đoạn, đổi chiều quay động DC4 : Dùng khởi động động kích từ nối tiếp Hằng số thời gian 10ms Khi đóng, contactor thiết lập dòng điện khởi động gấp 2.5 lần dòng điện định mức Khi mở, cắt phần ba dòng định mức Điện áp cực khoảng 20% điện áp lưới điện Việc cắt tương đối dễ DC5 : Dùng khởi động động kích từ nối tiếp, phụ tải làm việc gián đoạn, phanh dòng điện ngược Hằng số thời gian nhỏ 7.5ms Contactor đóng cường độ dòng đạt 2.5 lần dòng định mức Khi cắt, contactor cắt dòng điện có cường độ điện áp điện áp lưới điện Việc cắt khó khăn Dùng trường hợp cần đảo chiều quay động III Lựa chọn contactor : Viện chọn contactor với yêu cầu công việc thực dựa tiêu chí sau: - Loại sử dụng Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM - Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Số lượng chu kỳ thao tác mà contactor phải thực Tuổi thọ yêu cầu người sử dụng Loại sử dụng ( contactor tiêu chuẩn IEC-947-4 ) : a Contactor loại AC1: Được thiết lập cắt dòng điện Ie Được dung với phụ tải có cos ϕ > 0.95 b Contactor loại AC3: AC3 dùng cho động pha roto lồng sóc c Contactor loại AC4 AC2: Thực ngắt chế độ nặng nề : Ngắt thời gian khởi động, ngắt thời gian phanh, ngắt dòng điện ngược, ngắt chế độ vận hành theo xung Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com AC4 dùng với động không đồng pha lồng sóc AC2 dùng với động khơng đồng pha, roto dây quấn Mức độ, tần suất sử dụng: Là số lần thao tác mà contactor phải thực Còn gọi là số chu kỳ thao tác Thừa số vận hành: Là quan hệ khoảng thời gian đóng khoảng thời gian chu kỳ Vì dụ: Với tần suất sử dụng 1200 lần thao tác giờ, khoảng thời gian chu kỳ giây Nếu khoảng thời gian đóng 1,2 giây thừa số vận hành là: 1,2/3 = 0,4 tức 40% Các giá trị tiêu chuẩn hoá thừa số vận hành là: 15%, 25%, 40%, 60% Chọn contactor theo loại sử dụng: + Với loại AC1 ( U e ≤ 440V ) Việc chọn lựa thực thuỳ theo cường độ cắt tuổi thọ yêu cầu • Dòng điện cắt thơng thường với dòng điện Ie, dòng phụ tải định • Tuổi thọ yêu cầu số lần thao tác mà contactor có khả thực hiện, khơng cần có can thiệp khác Ví dụ : Hãy chọn contactor với: Ue = 220V; Ie = 50A; θ = 40 oC; Dòng điện cắt Ic = Ie = 50A Mong muốn thực triệu chu kỳ thao tác Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Từ biểu đồ trên, ta xét trục tung giá trị 50 trục hoành giá trị 2, suy loại AC1 thoả mãn yêu cầu LC1-D40 + Với loại AC3 ( U e ≤ 440V ) Chọn tuỳ theo cơng suất hữu ích động hay dòng điện sử dụng: Ie số lượng lần thao tác đòi hỏi Dòng điện ngắt AC3 dòng điện định mức Ie Ví dụ : Động không đồng : P = 5,5kW , Ue = 380V, Ie = 11,5A Dòng điện cắt : Ic = Ie = 11,5A Mong muốn thực triệu chu kỳ thao tác Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Xem biểu đồ trên, ta xét điều kiên P = 5,5kW 380V , Ie = 11,5A, triệu lần thao tác, ta suy contactor chọn là: LC1, LP1-D18 + Loại AC2 hay AC4 ( U e ≤ 440V ) Việc chọn lựa contactor thực theo dòng điện ngắt ( lấy với dòng khởi động Iđ ) tuổi thọ điện contactor ( số lượng lần thao tác đòi hỏi ) Ví dụ : Động khơng đồng có P = 5,5kW , Ue = 380V, Ie = 11,5A Ngắt chế độ nặng nề Dòng ngắt Ic = x Ie = 69A Thực 100.000 chu kỳ thao tác Từ biểu đồ, ta tìm cỡ contactor LC1, LP1-D18 - Đặc tính cực contactor : Khi khảo sát cực contactor, ta ý thơng số sau : Dòng điện sử dụng quy định : Còn gọi dòng định mức Với loại AC1 giá trị dòng điện có cường độ cao Điện áp sử dụng quy định : Điện áp sử dụng cực đại contactor Dòng điện nhiệt quy định : Contactor có dòng điện nhiệt quy định qua phải đảm bảo trì đóng giờ, khơng làm nóng chi tiết, nhiệt độ cuộn dây không 90 0C tiếp điểm khơng nóng q 65 0C Dòng điện đóng quy định : Là dòng điện mà contactor xác lập mà tiếp điểm khơng bị hàn dính Dòng điện cắt qui định : Dòng điện mà contactor cắt mà khơng phá hỏng tiếp điểm Dòng điện tức thời cho phép : Contactor vị trí đóng chịu đựng khoảng thời gian ngắn dòng điện gấp nhiều lần dòng điện nhiệt quy định mà không làm hỏng tiếp điểm Tổng trở trung bình cực : Cơng suất tiêu tán cực : Blog : huynhductri.blogspot.com Cán giảng dạy : Huỳnh Đức Trí Đại học Bách Khoa TP.HCM Tài liệu lưu hành nội Email : huynhductri1808@gmail.com Ví dụ : Chọn contactor với thông số yêu cầu sau : Động pha lồng sóc, điện áp khu vực ( x 400V ), cơng suất có ích trục Pu = 3kW , cosφ = 0,79 , η = 0,8 Dòng khởi động 3A Động làm việc giờ/ngày, ngày/tuần 150 lần thao tác giờ, 48 tuần làm việc năm Khi vận chuyển, người điểu khiển cầu lăn điều khiển động xung Các động tác ngắt xảy thời gian khởi động Người ta yêu cầu contactor làm việc năm mà không cần xem xét kiểm tra Hãy xác định loại contactor sử dụng, số lần thao tác hai kì kiểm tra xem xét, tính cường độ dòng điện ngắt Gỉai : Ta thấy : Động lồng sóc, ngắt dòng điện lúc khởi động Như ta chọn loại AC4 Số lần thao tác hai kì kiểm tra : 150 x x x 48 = 288.000 lần thao tác Cường độ dòng điện ngắt: Dòng định mức : Pu = η => η Pa = Pu = 22.000W = η 3.U cos ϕ I dm Pa => I dm = 22000 22000 = = 49, A 3.U cos ϕ η × 400 × 0,8 × 0,8 Dòng khởi động : I khoidong = 49, × ≈ 149 A Blog : huynhductri.blogspot.com