Tải bản đầy đủ

114620200 contactor

Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

Chương 1 : CONTACTOR
I. Tổng quan về contactor :
1. Định nghĩa :
Contactor là khí cụ điện hạ áp, thực hiện việc đóng ngắt thường xuyên các mạch
điện động lực có dòng điện ngắt không vượt quá giới hạn dòng điện quá tải của
mạch điện.
Thao tác đóng ngắt của contactor có thể thực hiện nhờ cơ cấu điện từ, cơ cấu khí
động hoặc cơ cấu thuỷ lực. Nhưng thông dụng nhất là các loại contactor điện từ.
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động :
Contactor điện từ ứng dụng những định luật điện từ cơ bản. Để hiểu những định
luật này, ta khảo sát một nam châm điện đơn giản là một cuộn dây quấn quanh
một lõi sắt non, và hai đầu dây được nối vào nguồn điện 1 chiều. Dòng điện chảy
qua cuộn dây làm từ hoá lõi sắt, và khi ngắt nguồn điện, không còn dòng chạy qua
cuộn dây thì lõi sắt trở lại bình thường.


Dựa vào hiện tượng trên, ta khảo sát cơ cấu như sau :

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

Hình trên mô tả cấu trúc cơ bản của contactor. Bên trong contactor có hai mạch
điện, một là mạch điều khiển, mạch còn lại là mạch động lực. Mạch điều khiển
được nối với cuộn cảm của nam châm điện. Mạch động lực được nối với tiếp
điểm tĩnh của contactor.
Nam châm điện trong contactor có cấu tạo giống như nam châm điện gồm cuộn
dây quấn quanh lõi sắt non như đã khảo sát ở trên. Khi có điện cấp vào cuộn dây
thông qua mạch điều khiển, từ trường tạo ra sẽ từ hoá nam châm điện. Từ trường
này sẽ hút lõi thép vào nam châm, làm tiếp điểm trong contactor đóng lại và khép
kín mạch động lực. Khi ngắt mạch điều khiển, từ trường ở nam châm điện biến
mất, và tiếp điểm trở về trạng thái cũ nhờ tác động của lò xo.

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

3. Các thông số cơ bản của contactor :
-

-

-

-


Dòng điện định mức : Là dòng điện dài hạn chảy qua hệ thống tiếp điểm
chính của contactor khi đóng mạch điện phụ tải. Với giá trị này của dòng
điện, mạch dẫn điện chính của contactor không bị phát nóng quá giới hạn
cho phép.
Điện áp định mức : Là điện áp đặt trên hai cực của mạch dẫn điện chính
của contactor.
Khả năng đóng ngắt của contactor :
+ Khả năng đóng của contactor : Được đánh giá bằng giá trị dòng điện mà
contactor có thể đóng thành công. Thường thì giá trị này bằng từ 1 đến 7
lần giá trị dòng điện định mức.
+ Khả năng ngắt của contactor : Được đánh giá bằng giá trị dòng điện
ngắt, mà ở giá trị đó, contactor có thể tác động ngắt thành công khỏi mạch
điện. Thường giá trị này bằng từ 1 đến 10 lần dòng điện định mức.
Độ bền cơ : Là số lần đóng ngắt khi không có dòng điện chảy qua hệ
thống tiếp điểm của contactor. Vượt quá số lần đóng ngắt đó, các tiếp
điểm xem như bị hư hỏng, không còn sử dụng được nữa. Các loại
contactor thường có độ bền cơ 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 bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

4. 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 bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

Tiếp điểm
thường hở
5. Phân loại contactor :
Có nhiều cách phân loại contactor :
- Theo nguyên lý truyền động : Ta có contactor kiểu điện từ, kiểu hơi ép,
kiểu thuỷ lực … Thường thì ta gặp contactor kiểu điện từ ( nội dung
chương trình học ).
- Theo dạng dòng điện : Contactor điện một chiều và contactor điện xoay
chiều.
- Theo kết cấu : Người ta phân contactor dung ở nơi hạn chế chiều cao ( như
bảng điện ở gầm xe ) và ở nơi hạn chế chiều rộng ( ví dụ buồng tàu điện ).
Phân loại tiếp điểm contactor :
- Theo khả năng tải dòng : Tiếp điểm chính ( cho dòng điện lớn đi qua từ
10A đến 1600A hay 2250A ), tiếp điểm phụ ( cho dòng điện đi qua có giá
trị từ 1A đến 5A )
- Theo trạng thái hoạt động : Tiếp điểm thường đóng ( là loại tiếp điểm ở
trạng thái kín mạch khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái
nghỉ không có điện ), tiếp điểm thường mở ( là tiếp điểm ở trạng thái hở
mạch khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ không có
điện ).
II.

Mạch điều khiển cơ bản dùng contactor :
1. Mạch khởi động từ :
Hình bên trình bày sơ đồ điện áp dùng
khởi động từ trong việc khởi động và
bảo vệ động cơ điện bap ha, không
đồng bộ. Trong đó :
- RN1 , RN2 là hệ thống relay nhiệt
bao gồm các tấm bi metal và các
tiếp điểm thường đóng.
- CD là cầu dao.
- C : contactor 3 pha AC bao
gồm các tiếp điểm chính
trên mạch động lực, tiếp
điểm phụ trên mạch điều
khiển và cuộn dây nam
châm điện trên mạch điều
khiển.

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

Khởi động từ hoạt động như sau : Khi muốn khởi động động cơ D, đóng cầu dao CD vào
nguồn điện 3 pha để cung cấp nguồn cho mạch điều khiển hoạt động ( mạch rẽ nhánh
trong hình ). Sau đó nhấn nút khởi động Đ. Mạch điều khiển cung cấp điện áp cho cuộn
dây nam châm điện C, nó sẽ hút nắp contactor, làm đóng các tiếp điểm thường mở C trên
mạch điện động lực, điện áp nguồn 3 pha được cung cấp cho động cơ D làm cho nó khởi
động. Cuộn dây C trong mạch điều khiển lúc này được duy trì dưới điện áp là do sự có
mặt của tiếp điểm thường mở phụ của contactor được đóng lại sau khi contactor tác động.
Tiếp điểm này còn được gọi là tiếp điểm duy trì.
Muốn dừng động cơ ta chỉ việc nhấn nút dừng M trên mạch điều khiển, nó sẽ làm cho
mạch điều khiển mất điện, cuộn dây C mất điện, hệ thống cơ cấu của contactor sẽ tác
động làm cho các tiếp điểm C trên mạch động lực mở ra, ngắt nguồn của động cơ D làm
cho nó dừng lại.
Tác động bảo vệ của khởi động từ, chủ yếu là bảo vệ quá tải cho động cơ điện. Khi động
cơ Đ bị quá tải, relay nhiệt RN1 và RN2 sẽ ngắt mạch điều khiển, từ đó ngắt mạch động
lực cung cấp cho động cơ D làm cho nó dừng lại.
2. Mạch dung khoá lien động cho 2 contactor :

Trong một số trường hợp thực tế, chúng ta gặp phải yêu cầu như sau : Hai tải thay
phiên nhau hoạt động, và hai tải không được phép hoạt động trong cùng một thời
điểm. Mạch điện trên thoả mãn được yêu cầu này, và điểm mấu chốt giải quyết vấn
đề nằm ở Khoá liên động điện ( interlock electrical switch ).
Ở trạng thái ban đầu, nút nhấn OFF thường đóng, 2 nút ON1, ON2 thường mở, do đó
M1,M2 không hoạt động. Ta nhấn nút ON1, M1 hoạt động, tiếp điểm thường đóng

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

M1 hở làm cho tải M2 không thể hoạt động dù có nhấn nút ON2, tiếp điểm thường
mở M1 nhằm giữ cho tải M1 hoạt động lien tục. Ngược lại, quá trình diễn ra tương tự
nếu ta khởi động M2 trước. Nút OFF để ngắt điện cho toàn bộ mạch.

3. Mạch dung khoá lien động cho 2 contactor ( nút bấm kép )

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

Trạng thái ban đầu của mạch như hình vẽ, đầu tiên ta nhấn ON1, lúc này ON1 - ON2
tạo thành một mạch kín cho M1 hoạt động, trạng thái hoạt động của M1 sau đó được giữ
bởi tiếp điểm thường mở M1 và ON1.
Sau đó, ta nhấn nút ON2, làm hở mạch M1 dừng hoạt động. Và mạch M2 lại được
khép kín, M2 hoạt động. Nút nhấn OFF để ngắt điện cho toàn bộ mạch.

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

4. Các chế độ hoạt động của contactor :
Contactor có hai loại : sử dụng với động cơ xoay chiều và một chiều.
Tuỳ theo giá trị dòng điện mà contactor phải làm việc khi hoạt động bình thường hay
khi cắt mà ta dung các cỡ khác nhau. Phạm vi sử dụng phụ thuộc vào :
- Phụ tải : Động cơ lồng sóc, động cơ dây quấn.
- Điều kiện hoạt động, thực hiện đóng mở, quá trình khởi động nặng nhẹ, đảo chiều
và hãm …
a. Loại sử dụng với dòng điện xoay chiều:

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM
-

-

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

AC1 : Dùng cho những thiết bị và khí cụ điện, phụ tải sử dụng dòng điện xoay
chiều mà hệ số công suất ít nhất phải bằng 0.95. Ví dụ dung cho những điện trở ở
dạng sưởi ấm hay lưới phân phối có hệ số công suất lớn hơn 0.95.
AC3 : Dùng cho động cơ lồng sóc. Khi đóng, contactor thiết lập dòng điện khởi
động có trị số từ 5 đến 7 lần dòng điện định mức của động cơ. Khi mở, contactor
sẽ cắt dòng điện định mức cung cấp cho động cơ ( lúc này, điện áp của những cực
của contactor biến động còn khoảng 20% điện áp lưới điện, nên việc cắt dễ
dàng ). Ví dụ : Tất cả những động cơ lồng sóc thông dụng : động cơ cầu thang
máy, ở băng chuyền, cần cẩu, máy nén ….
AC4 và AC2 : Dùng cho phụ tải mà động cơ dung dòng ngược để hãm hay có phụ
tải làm việc gián đoạn, sử dụng động cơ lồng sóc hay dây quấn. Loại này đóng khi
cường độ đạt từ 5 đến 7 lần dòng điện định mức động cơ. Khi cắt, có thể cắt dòng
điện định mức với điện áp bằng điện áp lưới điện. Việc cắt khó khăn hơn loại
AC3. Ví dụ : dung ở động cơ máy in, máy nâng hang, công nghiệp luyện kim…
b. Loại sử dụng đối với dòng điện một chiều :

-

-

-

-

DC1 : Dùng cho tất cả thiết bị và khí cụ điện, hoặc các phụ tải sử dụng dòng điện
1 chiều mà hằng thời gian (L/R) bé hơn hay bằng 1ms ( nói cách khác là phụ tải
không có tính cảm hay tính cảm bé ).
DC2 : Dùng với động cơ 1 chiều kích thích song song. Hằng số thời gian là
khoảng 7.5ms. Khi đóng, contactor thiết lập dòng điện khởi động nằm trong
khoảng 2.5 lần dòng điện định mức. Và khi mở, contactor sẽ cắt dòng điện định
mức của động cơ. Cắt dễ dàng hơn.
DC3 : Loại này chi phối sự khởi động, phanh dòng điện ngược hay có phụ tải làm
việc gián đoạn. Hằng số thời gian nhỏ hơn 2ms. Khi đóng, contactor thiết lập
dòng khởi động gần bằng 2.5 lần dòng điện định mức của động cơ. Khi mở, nó
phải cắt dòng điện gấp 2.5 lần dòng điện khởi động với điện áp bằng điện áp lưới
điện. Việc cắt khó khăn hơn. Dùng khởi động động cơ kích từ song song với phụ
tải làm việc gián đoạn, và đổi chiều quay động cơ.
DC4 : Dùng khi khởi động động cơ 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, nó cắt một phần ba dòng định mức. Điện áp ở các cực khoảng 20% điện
áp lưới điện. Việc cắt tương đối dễ.
DC5 : Dùng khởi động động cơ kích từ nối tiếp, phụ tải làm việc gián đoạn,
phanh dòng điện ngược. Hằng số thời gian nhỏ hơn 7.5ms. Contactor đóng ở
cường độ dòng đạt 2.5 lần dòng định mức. Khi cắt, contactor cắt ở dòng điện có
cùng cường độ và điện áp bằng điện áp lưới điện. Việc cắt khó khăn hơn. Dùng
trong trường hợp cần đảo chiều quay của động cơ.

III. Lựa chọn contactor :
Viện chọn contactor đúng với yêu cầu công việc được thực hiện dựa trên các tiêu chí
sau:
- Loại sử dụng

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM
-

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

Số lượng chu kỳ thao tác trong một giờ mà contactor phải thực hiện.
Tuổi thọ được yêu cầu bởi người sử dụng.

1. Loại sử dụng ( đối với contactor tiêu chuẩn IEC-947-4 ) :
a. Contactor loại AC1:
Được thiết lập và cắt ở dòng điện Ie. Được dung với phụ tải có cos ϕ > 0.95

b. Contactor loại AC3:
AC3 dùng cho động cơ 3 pha roto lồng sóc.

c. Contactor loại AC4 và AC2:
Thực hiện ngắt trong chế độ nặng nề : Ngắt trong thời gian khởi động, ngắt
trong thời gian phanh, ngắt ở dòng điện ngược, ngắt ở chế độ vận hành theo
xung.

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

AC4 dùng với động cơ không đồng bộ 3 pha lồng sóc.
AC2 dùng với động cơ không đồng bộ 3 pha, roto dây quấn.

2. Mức độ, tần suất sử dụng:
Là số lần thao tác trong một giờ mà một contactor phải thực hiện. Còn gọi là là số chu
kỳ thao tác.
3. Thừa số vận hành:
Là quan hệ giữa khoảng thời gian đóng và khoảng thời gian của chu kỳ.
Vì dụ: Với tần suất sử dụng 1200 lần thao tác trong 1 giờ, khoảng thời gian chu kỳ là
3 giây. Nếu khoảng thời gian đóng là 1,2 giây thì thừa số vận hành là: 1,2/3 = 0,4 tức
là 40%.
Các giá trị được tiêu chuẩn hoá của các thừa số vận hành là: 15%, 25%, 40%, 60%.
 Chọn contactor theo loại sử dụng:
+ Với loại AC1 ( U e ≤ 440V )
Việc chọn lựa được thực hiện thuỳ theo cường độ cắt và tuổi thọ được yêu cầu.
• Dòng điện được cắt thông thường bằng với dòng điện Ie, dòng này do phụ
tải quyết định.
• Tuổi thọ yêu cầu là số lần thao tác mà contactor có khả năng thực hiện,
không cần có sự can thiệp nào khác.
Ví dụ : Hãy chọn contactor với: Ue = 220V; Ie = 50A; θ = 40 oC; Dòng điện
cắt Ic = Ie = 50A. Mong muốn thực hiện 2 triệu chu kỳ thao tác.

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

Từ biểu đồ trên, ta xét trục tung tại giá trị 50 và trục hoành tại giá trị 2, suy ra
loại AC1 thoả mãn yêu cầu là LC1-D40.
+ Với loại AC3 ( U e ≤ 440V )
Chọn tuỳ theo công suất hữu ích của động cơ hay của dòng điện sử dụng: Ie và số
lượng lần thao tác đòi hỏi. Dòng điện ngắt của AC3 bằng dòng điện định mức Ie.
Ví dụ : Động cơ không đồng bộ : P = 5,5kW , Ue = 380V, Ie = 11,5A. Dòng điện
cắt : Ic = Ie = 11,5A.
Mong muốn thực hiện 3 triệu chu kỳ thao tác.

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

Xem biểu đồ trên, ta xét các điều kiên P = 5,5kW tại 380V , Ie = 11,5A, 3 triệu lần thao
tác, ta suy ra contactor được chọn là: LC1, LP1-D18.
+ Loại AC2 hay AC4 ( U e ≤ 440V )
Việc chọn lựa contactor thực hiện theo dòng điện được ngắt ( có thể lấy bằng với
dòng khởi động Iđ ) và tuổi thọ về điện của contactor ( số lượng lần thao tác đòi hỏi ).
Ví dụ : Động cơ không đồng bộ có P = 5,5kW , Ue = 380V, Ie = 11,5A . Ngắt
trong chế độ nặng nề. Dòng ngắt Ic = 6 x Ie = 69A. Thực hiện 100.000 chu kỳ thao tác.

Từ biểu đồ, ta tìm được cỡ contactor LC1, LP1-D18.

-

 Đặc tính các cực của contactor :
Khi khảo sát cực của contactor, ta chú ý các thông số sau :
Dòng điện sử dụng quy định : Còn gọi là dòng định mức. Với loại AC1 thì giá trị
dòng điện này có cường độ rất cao.
Điện áp sử dụng quy định : Điện áp sử dụng cực đại của contactor.
Dòng điện nhiệt quy định : Contactor có dòng điện nhiệt quy định đi qua phải
đảm bảo duy trì đóng trong 8 giờ, và không làm nóng các chi tiết, nhiệt độ cuộn
dây không quá 90 0C và tiếp điểm chính không nóng quá 65 0C.
Dòng điện đóng quy định : Là dòng điện mà contactor được xác lập mà các tiếp
điểm không bị hàn dính.
Dòng điện cắt qui định : Dòng điện mà contactor có thể cắt mà không phá hỏng
các tiếp điểm.
Dòng điện tức thời cho phép : Contactor ở vị trí đóng có thể chịu đựng trong
khoảng thời gian ngắn một dòng điện gấp nhiều lần dòng điện nhiệt quy định mà
không làm hỏng các tiếp điểm.
Tổng trở trung bình một cực :
Công suất tiêu tán ở cực :

Blog : huynhductri.blogspot.com


Cán bộ giảng dạy : Huỳnh Đức Trí
Đại học Bách Khoa TP.HCM

Tài liệu lưu hành nội bộ
Email : huynhductri1808@gmail.com

Ví dụ 1 : Chọn contactor với các thông số yêu cầu như sau : Động cơ 3 pha lồng sóc, điện
áp khu vực ( 3 x 400V ), công suất có ích trục cơ Pu = 3kW , cosφ = 0,79 , η = 0,8 . Dòng
khởi động là 3A. Động cơ làm việc 8 giờ/ngày, 5 ngày/tuần và 150 lần thao tác trong 1
giờ, 48 tuần làm việc trong 1 năm. Khi vận chuyển, người điểu khiển cầu lăn điều khiển
động cơ bằng xung. Các động tác ngắt xảy ra trong thời gian khởi động. Người ta yêu cầu
contactor làm việc ít nhất 1 năm mà không cần xem xét kiểm tra.
Hãy xác định loại contactor được sử dụng, số lần thao tác giữa hai kì kiểm tra xem xét,
tính cường độ dòng điện ngắt.
Gỉai :
Ta thấy rằng : Động cơ lồng sóc, và ngắt dòng điện trong lúc khởi động. Như vậy ta chọn
loại AC4.
Số lần thao tác giữa hai kì kiểm tra : 150 x 8 x 5 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, 6 A
3.U .cos ϕ .η
3 × 400 × 0,8 × 0,8

Dòng khởi động :
I khoidong = 49, 6 × 3 ≈ 149 A

Blog : huynhductri.blogspot.com



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×