WIKI Toàn Thư Về Motor Điện
Khái quát và công dụng công tắc tơ
Công tắc tơ là một loại thiết bị điện dùng để đóng cắt từ xa, tự động hoặc bằng nút ấn các mạch điện lực có phụ tải điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A.
Công tắc tơ có hai vị trí là đóng và cắt. Tần số đóng có thể tới 1500 lần một giờ.
Phân loại
Công tắc tơ hạ áp thường là kiểu không khí được phân ra các loại sau:
a) Phân theo nguyên lí truyền động
+ Công tắc tơ điện từ (truyền động bằng lực hút điện từ, loại này thường gặp).
+ Công tắc tơ kiểu hơi ép.
+ Công tắc tơ kiểu thủy lực.
b) Phân theo dạng dòng điện
+ Công tắc tơ một chiều
+ Công tắc tơ xoay chiều
c) Phân theo kiểu kết cấu
+ Công tắc tơ hạn chế chiều cao (dùng ở gầm xe,…)
+ Công tắc tơ hạn chế chiều rộng (như lắp ở buồng tàu điện,…)
Các bộ phận chính của công tắc tơ
Công tắc tơ điện từ có các bộ phận chính như sau:
+ Hệ thống tiếp điểm chính.
+ Hệ thống dập hồ quang.
+ Cơ cấu điện từ.
+ Hệ thống tiếp điểm phụ.
Các yêu cầu cơ bản của tắc công tơ
Điện áp định mức Uđm
Là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng/cắt, có các cấp: + 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều.
Cuộn hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85% đến 105%Uđm.
Dòng điện định mức Iđm
Là dòng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn – lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian công tắc tơ ở trạng thái đóng không lâu quá 8 giờ.
Công tắc tơ hạ áp có các cấp dòng thông dụng: 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300, 600A). Nếu đặt công tắc tơ trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dòng điện định mức nhỏ hơn nữa.
Khả năng cắt và khả năng đóng
Là dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính khi cắt và khi đóng mạch.
Ví du:̣ công tắc tơ xoay chiều dùng để điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc cần có khả năng đóng yêu cầu dòng điện bằng ( 3 -7)Iđm . Khả năng cắt với công tắc tơ xoay chiều phải đạt bội số khoảng 10 lần dòng điện định mức khi tải cảm.
Tuổi thọ công tắc tơ
Tính bằng số lần đóng mở (sau số lần đóng mở ấy công tắc tơ sẽ không dùng được tiếp tục nữa, hư hỏng có thể do mất độ bền cơ khí hoặc bền điện).
+ Độ bền cơ khí: xác định bởi số lần đóng cắt không tải, tuổi thọ cơ khí từ 10 đến 20 triệu lần.
+ Độ bền điện: xác định bởi số lần đóng cắt có tải định mức, công tắc tơ hiện nay đạt khoảng 3 triệu lần.
Tần số thao tác
Số lần đóng cắt trong thời gian một giờ bị hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp điểm chính do hồ quang. Có các cấp: 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1.200 đến 1.500 lần trên một giờ, tùy chế độ công tác của máy sản xuất mà chọn công tắc tơ có tần số thao tác khác nhau.
Tính ổn định lực điện động
Cho phép dòng lớn nhất qua tiếp điểm chính mà lực điện động gây ra không làm tách rời tiếp điểm. Quy định dòng thử lực điện động gấp 10 lần dòng định mức.
Tính ổn định nhiệt
Công tắc tơ có tính ổn định nhiệt tức là khi có dòng ngắn mạch chạy qua trong khoảng thời gian cho phép thì các tiếp điểm không bị nóng chảy hoặc bị hàn dính.
Hệ thống tiếp điểm
Yêu cầu của hệ thống tiếp điểm là phải chịu được độ mài mòn về điện và cơ trong các chế độ làm việc nặng nề, có tần số thao tác đóng cắt lớn, do vậy điện trở tiếp xúc của tiếp điểm công tắc tơ Rtx thường là tiếp xúc đường (tiếp điểm hình ngón hoặc kiểu bắc cầu).
Nguyên lí làm việc của hệ thống dập hồ quang
Theo lí thuyết có các nguyên tắc cơ bản đã được nêu trong chương 1.
Ta xét ở đây một vài kết cấu dập hồ quang đang phổ biến:
a) Thiết bị dập hồ quang trong công tắc tơ một chiều
Trong công tắc tơ một chiều thường dùng phương pháp dập hồ quang bằng từ trường ngoài. Hệ thống này được chia ra làm ba loại :
+Hệ thống có cuộn dây dập hồ quang nối nối tiếp (thường được sử dụng do có nhiều ưu điểm như: chiều thổi từ không đổi vì khi dòng điện thay đổi chiều thì chiều từ trường cũng thay đổi theo. Ngoài ra có sụt áp trên cuộn dây dập hồ quang nhỏ).
+Hệ thống có cuộn dây dập hồ quang nối song song (loại này ít được dùng do nhiều nhược điểm như: chiều lực tác dụng vào hồ quang phụ thuộc chiều dòng tải, cách điện cuộn dập lớn do đấu song song với nguồn, khi sự cố ngắn mạch gây sụt áp thì hiệu quả dập giảm nhiều).
+Hệ thống dùng nam châm điện vĩnh cửu (về bản chất gần giống cuộn dây mắc song song nhưng có những ưu điểm sau: không tiêu hao năng lượng để tạo từ trường, giảm được tổn hao cho công tắc tơ, không gây phát nóng cho công tắc tơ, vì vậy khi dòng điện bé loại này được sử dụng rộng rãi).
b) Thiết bị dập hồ quang trong công tắc tơ xoay chiều
Các công tắc tơ xoay chiều thông dụng dùng trong công nghiệp thường bố trí chế tạo có hai điểm ngắt trên một pha (dùng tiếp điểm kiểu bắc cầu).
Để nâng cao độ tin cậy làm việc của bộ phận dập hồ quang và để bảo vệ tiếp điểm thường bố trí bổ xung các các biện pháp như: Chia hồ quang ra làm nhiều hồ quang ngắn, hồ quang bị thổi vào hộp cấu trúc bằng nhiều tấm thép ghép song song.
Nguyên lí làm việc của công tắc tơ kiểu điện từ
Cấu tạo:
+ Mạch từ: là các lõi thép có dạng chữ E hoặc chữ U được ghép bằng các lá tôn silíc có chiều dày 0,35mm hoặc 0,5mm để giảm tổn hao sắt từ do dòng điện xoáy. Mạch từ thường chia làm hai phần, một phần được kẹp chặt cố định (phần tĩnh), phần còn lại là nắp (gọi là phần ứng hay phần động) được nối với hệ thống tiếp điểm qua hệ thống tay đòn.
+ Cuộn dây hút : cuộn dây có điện trở rất bé so với điện kháng. Dòng điện trong cuộn dây phụ thuộc vào khe hở không khí giữa nắp và lõi thép cố định. Kết quả là không được phép cho điện áp vào cuộn dây khi nếu vì lí do nào đấy mà nắp bị giữ ở vị trí mở (dòng lúc đó sẽ rất lớn do tổng trở vào công tắc tơ nhỏ).
+ Các cuộn dây của phần lớn các công tắc tơ được tính toán sao cho phép đóng ngắt với tần số 600 lần trong một giờ, ứng với hệ số thông điện ĐL = 40%.
+ Cuộn dây của công tắc tơ xoay chiều cũng có thể được cung cấp từ lưới điện một chiều. Cuộn dây có thể làm việc tin cậy (hút phần ứng), khi điện áp cung cấp cho nó nằm trong phạm vi (85–110)% Uđm. Nếu ta gọi tỉ số giữa trị số điện áp nhả và điện áp hút của cuộn dây là hệ số trở về, thì hệ số này có thể đạt tới (0,6–0,7). Điều đó có nghĩa là khi điện áp cuộn dây sụt xuống còn (0,6¸0,7) trị số điện áp hút thì nắp sẽ bị nhả và ngắt mạch điện.
+ Cơ cấu truyền động: phải có kết cấu sao cho giảm được thời gian thao tác đóng ngắt tiếp điểm, nâng cao lực ép các tiếp điểm và giảm được tiếng kêu va đập.
+ Nắp chuyển động xoay chiều bản lề: tiếp điểm chuyển động thẳng có tay đòn truyền chuyển động
Công tắc tơ một chiều
+ Nắp và tiếp điểm: chuyển động thẳng theo hai phương vuông góc với nhau
+ Nắp chuyển động thẳng, tiếp điểm chuyển động xoay quanh bản lề + Nắp và tiếp điểm đều chuyển động xoay quanh một bản lề có một hệ thống tay đòn chung trường hợp này lực ép trên tiếp điểm lớn.
Nguyên lí làm việc của công tắc tơ điện một chiều kiểu điện từ cũng tương tự như trên, thường chỉ khác ở hình dáng kết cấu truyền động của mạch từ tới tiếp điểm. Cụ thể là công tắc tơ điện một chiều hầu hết sử dụng mạch từ kiểu supáp có tiếp điểm động bắt chặt ngay vào nắp. Ngoài ra, vì là điện một chiều nên mạch từ thường làm bằng sắt từ mềm, cuộn dây thường có hình trụ tròn, có thể quấn sát vào lõi vì lõi thép ít nóng hơn trường hợp điện xoay chiều.
Công tắc tơ chân không
Công tắc tơ chân không đặc biệt thích hợp với công việc đóng mở các động cơ cần đóng/mở thường xuyên.
Ví dụ: động cơ trung áp của các máy bơm, của bộ tụ bù điện hoặc quạt.
Công tắc tơ chân không có tuổi thọ 1 x 106 chu kì đóng/cắt và có thể làm việc với tần số đóng cắt 1200 đóng/cắt một giờ. Các tính năng của công tắc tơ chân không kiểu VRC
Xem thêm: Hướng Dẫn Chi Tiết Về Mạch Đảo Chiều Của Động Cơ 3 Pha
