Định Nghĩa

1, Sóng hài là gì ?

Sóng hài là một dạng sóng nhiễu không mong muốn, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của lưới điện và cần được chú ý tới khi tổng các dòng điện hài cao hơn mức độ giới hạn cho phép. Dòng điện hài là dòng điện có tần số là bội của tần số cơ bản. Ví dụ dòng 250Hz trên lưới 50Hz là sóng hài bậc 5.

Dòng điện 250Hz là dòng năng lượng không sử dụng được với các thiết bị trên lưới. Vì vậy, nó sẽ bị chuyển hoá sang dạng NHIỆT NĂNG và gây TỔN HAO.

hinh-song-hai-trong-he-thong-dien_dailythietbidiencongnghiep.com_

2, Tác hại của sóng hài

Sóng hài có thể làm cho cáp bị quá nhiệt, phá hỏng cách điện. Động cơ cũng có thể bị quá nhiệt hoặc gây tiếng ồn và sự dao động của momen xoắn trên rotor dẫn tới sự cộng hưởng cơ khí và gây rung. Tụ điện quá nhiệt và trong phần lớn các trường hợp có thể dẫn tới phá huỷ chất điện môi. Các thiết bị hiển thị sử dụng điện và đèn chiếu sáng có thể bị chập chờn, các thiết bị bảo vệ có thể ngắt điện, máy tính lỗi (data network) và thiết bị đo cho kết quả sai.

3, Nguyên nhân tạo ra dòng của sóng hài ?

Dòng điệnđiện áp hài được sinh ra bởi các tải phi tuyến nối với hệ thống phân phối điện. Toàn bộ các bộ biến đổi năng lượng điện sử dụng dưới các dạng khác nhau trong hệ thống điện có thể làm tăng nhiễu sóng hài bằng cách bơm trực tiếp dòng điện hài vào lưới. Các tải phi tuyến thông thường bao gồm khởi động động cơ, các hệ truyền động điện, máy tính và các thiết bị điện tử khác, đèn điện tử, nguồn hàn…

4, Giải pháp giảm ảnh hưởng phát xạ sóng hài từ các bộ biến tần?

Bản thân các bộ biến có chứa các phần tử phi tuyến là nguồn gốc gây ra sóng hài. Tuy nhiên, dòng điện hài nhiều hay ít còn phụ thuộc vào cấu trúc của hệ truyền động và tải, nếu sử dụng động cơ lớn (so với biến áp nguồn) hay tăng tải động cơ đều làm tăng dòng điện hài. Do vậy, để giảm được sóng hài, buộc các nhà sản xuất công nghiệp phải sử dụng các bộ biến tần phát sóng hài thấp hoặc sử dụng các phương pháp lọc ngoài. Trong đó, muốn giảm dòng điện hài phải tăng điện cảm AC, DC hoặc tăng số van chỉnh lưu trong bộ chỉnh lưu và giảm điện áp hài gây ra bởi dòng điện hài phải tăng công suất biến áp, giảm trở kháng biến áp hay tăng khả năng chịu ngắn mạch của nguồn.

– Dùng chỉnh lưu 6 xung, 12 xung và 24 xung

Mạch chỉnh lưu trong các biến tần 3 pha sử dụng công nghệ điều chế độ rộng xung (PWM) thông thường là cầu diode 6 van. Các bộ chỉnh lưu đó có đặc điểm là đơn giản, chắc chắn và rẻ, nhưng thành phần đầu vào chứa nhiều sóng hài bậc thấp.

Cầu chỉnh lưu diode 12 van được tạo ra bằng cách nối song song hai bộ chỉnh lưu 6 van, nó cho ra dòng điện trơn hơn cầu 6 van. Tương tự, bộ chỉnh lưu 24 van được tạo ra đơn giản từ việc ghép bốn bộ 6 van với nhau.

– Sử dụng cầu IGBT (Integrated Gate Bipolar Thyristor)

Một bộ biến đổi tích cực IGBT có thể dùng để chỉnh lưu điện áp xoay chiều đầu vào. Nó sẽ giúp làm cải thiện hệ số công suất, giảm sóng hài và mang lại nhiều lợi ích như: An toàn cả khi mất nguồn; điều khiển chính xác toàn dải trong chế độ chỉnh lưu và tái sinh; cho phép trả ngược năng lượng về lưới; dòng điện cung cấp có dạng sóng gần sin với thành phần hài nhỏ. IGBT có ít thành phần hài thấp ở tần số thấp, nhưng lại tăng cao ở tần số cao hơn; có khả năng nâng điện áp. Khi điện áp nguồn bị giảm xuống, điện áp một chiều DC có thể được khuyếch lên để giữ cho điện áp động cơ cao hơn điện áp nguồn cung cấp.

5, Phương pháp giảm thiểu sóng hài

Bộ biến đổi giảm thiểu sóng hài của ABB cung cấp giải pháp hạ thấp sóng hài một cách đơn giản hợp nhất trong biến tần. Những biến tần ấy sử dụng công nghệ giảm sóng hài mà không cần dùng tới bộ lọc ngoài hay biến áp đa xung. Các biến tần giảm thiểu sóng hài sinh ra các thành phần hài bậc thấp ở phía đầu vào với tổng dòng méo thấp hơn 5%.

Vì vậy, biến tần giảm thiểu sóng hài của ABB cung cấp giải pháp đơn giản, giá thành thấp để thoả mãn các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về chất lượng nguồn.

6, Nâng cao chất lượng điện lưới

Trong biến tần với cầu diode 6 xung, dòng điện phía lưới là không sin và chứa các thành phần song hài, đặc biệt là thành phần bậc 5 và bậc 7. Nó được biểu hiện bằng kiểu dòng méo, có thể tới 30-50%. Trong biến tần giảm thiểu sóng hài của ABB, việc sử dụng phương pháp DTC (Direct Torque Control) và bộ lọc sẽ làm dòng điện hài giảm nhỏ hơn 5%. Kết quả là dòng điện hình sin làm cho hình dạng của điện áp lưới gần như không méo.

7, Cần sớm có quy định kiểm soát sóng hài

Lý tưởng mà nói, dòng điện xoay chiều trên lưới điện của các công ty điện lực cung cấp cho các hộ tiêu thụ phải là hình sin. Tuy nhiên, sự tồn tại các phần tử phi tuyến trên lưới điện của nhà cung cấp cũng như về phía phụ tải làm xuất hiện các sóng hài, ảnh hưởng đến tính năng vận hành của lưới điện và thiết bị. Các phần tử phi tuyến điển hình là lõi thép của máy biến áp, động cơ (đặc tính bão hoà của vật liệu sắt từ), các dụng cụ bán dẫn công suất như điốt, tiristo của các bộ biến đổi. Thường thì sóng hài bậc 3 triệt tiêu được nhờ cuộn dây đấu tam giác trong máy biến áp (cùng với đó là tổn thất điện năng), song các sóng hài bậc lẻ khác (giá trị lớn nhất là bậc 5 và bậc 7) vẫn lan truyền theo đường dây, gây tổn thất điện năng, tác động xấu đến sự vận hành của các thiết bị, nhất là các động cơ ba pha… chưa kể các sóng hài bậc cao hơn có thể gây sóng điện từ lan truyền trong không gian, ảnh hưởng đến các thiết bị thu phát sóng rađiô.

Chính vì vậy, khi đầu tư xây dựng công trình cần chọn loại thiết bị ít gây sóng hài và sử dụng các phương tiện bổ sung để giảm thiểu sóng hài. Đồng thời, về phía các cơ quan quản lý nhà nước, cũng nên xem xét và sớm có quy định cụ thể để kiểm soát sóng hài.

8, Sóng hài: Nhận biết mối nguy hại cho hệ thống điện:

Hệ thống lưới điện có thể bị gây hại bởi nhiều tác nhân, trong đó một nguy cơ tiềm ẩn làm cản trở hoạt động và làm hao mòn thiết bị nhưng ít người nhận biết được chính là sóng hài – mối nguy cơ tiềm ẩn được phát hiện ngay đầu thập niên 1890.

Sóng hài và mức độ ảnh hưởng:

Sóng hàidòng điện không mong muốn làm quá tải đường dây và biến áp, làm tăng nhiệt độ hệ thống (hoặc thậm chí gây hỏa hoạn) và gây nhiễu lên lưới điện. Trong trường hợp chạy nhiều động cơ cùng lúc, nếu không có biện pháp kiểm soát sóng hài có thể làm quá tải hệ thống điện, tăng công suất nhu cầu (power demand) và làm máy ngừng chạy (do nguồn bị quá tải).

Nếu bạn phải thay thế thiết bị hư hỏng nguyên nhân gây ra do sóng hài, điều này có thể làm tăng kinh phí đầu tư đến 15% và kinh phí vận hành đến 10%. Trong ngành công nghiệp, bảo vệ lợi nhuận là ưu tiên hàng đầu, kiểm soát được thiết bị và kinh phí vận hành là nhân tố quan trọng. Muốn đạt được mục tiêu này các doanh nghiệp, tổ chức cần lưu tâm và làm tốt công tác hạn chế tác hại của sóng hài.

Tác hại của sóng hài với lưới điện:

Khi giá trị hiệu dụng và giá trị biên độ của tín hiệu điện áp hay dòng điện tăng do sóng hài sẽ kéo theo một loạt những nguy hại xảy ra với toàn bộ hệ thống lưới điện như làm tăng phát nóng của dây dẫn điện, thiết bị điện sinh ra nhiệt cao gây hư hỏng thiết bị, hỏa hoạn và nguy cơ cháy nổ; làm cho tụ điện bị quá nhiệt và trong nhiều trường hợp có thể dẫn tới phá hủy chất điện môi. Các sóng điều hòa bậc cao còn có thể làm momen tác động của rơle biến dạng gây ra hiện tượng nhảy rơle dẫn đến thời điểm tác động của rơle sai lệch, gây cảnh báo nhầm của các UPS đồng thời gây ra tổn thất đồng, tổn thất từ thông tản và tổn thất sắt làm tăng nhiệt độ MBA dẫn đến làm tăng tổn thất điện năng.

Ngoài ra, sóng hài còn làm tổn hao trên cuộn dây và lõi thép động cơ tăng, làm méo dạng momen, giảm hiệu suất máy, gây tiếng ồn; ảnh hưởng đến sai số của các thiết bị đo, làm cho kết quả đo bị sai lệch. Nguy hại hơn, các sóng điều hòa bậc cao còn có thể sinh ra momen xoắn trục động cơ hoặc gây ra dao động cộng hưởng cơ khí làm hỏng các bộ phận cơ khí trong động cơ; làm các thiết bị sử dụng điện và đèn chiếu sáng bị chập chờn ảnh hưởng đến con người đồng thời gây sóng điện từ lan truyền trong không gian làm ảnh hưởng đến thiết bị thu phát sóng.

Năm phương pháp làm giảm sóng hài:

Thay thế các thiết bị hư hỏng mà nguyên nhân gây ra bởi sóng hài là giải pháp tốn kém, làm tăng kinh phí đầu tư đến 15% và kinh phí vận hành đến 10%. Vì thế, cần lựa chọn những giải pháp ít tốn kém lại mang hiệu quả cao trong việc kiểm soát sóng hài. Một số phương pháp sau thường được dùng để làm giảm sóng hài:

+ Dùng cuộn kháng AC (line choke) hay cuộn kháng DC (DC choke) cho biến tần;

+ Giải pháp chỉnh lưu 12 xung (12 pulse);

+ Bộ lọc thụ động (passive filter);

+ Bộ lọc tích cực (active filter);

+ Sử dụng loại biến tầnsóng hài thấp (low harmonice drive).

Ưu và khuyết điểm:

– Dùng cuộn kháng là giải pháp tốt nhất đối với các ứng dụng cần lọc cho nguồn lưới bị nhiễu nặng và yêu cầu giảm sóng hài không phải là ưu tiên hàng đầu.

– Giải pháp nghịch lưu 12 xung cho hiệu suất cao nhất trong việc làm giảm sóng hài nhưng quy trình lại phức tạp nhất.

– Bộ lọc thu động bao gồm nhiều cuộn kháng và tụ điện được lắp đặt thành mạch cộng hưởng để loại bỏ tần số của bậc hài. Một hệ thống gồm nhiều bộ lọc thụ động có thể loại bỏ một vài bậc hài.

– Giải pháp dùng bộ lọc tích cực được áp dụng cho nhiều biến tần gắn song song với nhau trên cùng một đường dây phân phối (chung điểm PCC – point of common coupling) với nhiệm vụ chính là bù công suất, bù sóng hàiđiện áp và bù sóng hàidòng điện.

– Trong ứng dụng đòi hỏi cao về giảm sóng hài, sử dụng biến tầnsóng hài thấp là giải pháp tối ưu. Những biến tần ấy sử dụng công nghệ giảm sóng hài mà không cần dùng tới bộ lọc ngoài hay biến áp đa xung với tổng độ méo dạng hài dòng điện (THDi) thấp hơn 5%.

Ngoài ra, việc lựa chọn giải pháp nào cho hệ thống điện tùy thuộc vào đặc điểm của tải và công suất nhu cầu (power demand) của các thiết bị kết nối, với hướng dẫn này sẽ giúp bạn lựa chọn được phương pháp tốt nhất.

Bảng phân tích của chuyên gia

Các tiêu chí so sánh bao gồm độ nhỏ gọn hay không gian cần thiết để lắp đặt, độ đơn giản trong vận hành, hiệu quả giảm sóng hài, hiệu quả năng lượng, và hiệu quả đầu tư – giá trị, kết quả đạt được so với chi phí bỏ ra.

Ghi chú:

So sánh các phương pháp giảm sóng hài dựa theo điểm: 1 = kém nhất, 5 = tốt nhất

* Nhìn từ phía mạng trung thế

** Độ giảm sóng hài tùy theo cài đặt và công suất

*** Hiệu quả tùy theo mức giảm sóng hài

Có thể thấy, sóng hàidòng điện không mong muốn làm quá tải đường dây và biến áp, làm tăng nhiệt độ hệ thống (hoặc thậm chí gây hỏa hoạn) và gây nhiễu lên lưới điện. Trong trường hợp chạy nhiều động cơ cùng lúc, không kiểm soát sóng hài có thể làm quá tải hệ thống điện, tăng công suất nhu cầu (power demand) và làm máy ngừng chạy (do nguồn bị quá tải), gây hư hao thiết bị hoặc làm ngưng cả hệ thống. Chính vì thế, giảm thiểu sóng hài là nhân tố quan trọng giúp duy trì tuổi thọ của các thiết bị vận hành.

Một số thiết bị giúp giảm thiểu sóng hài

Biến tần Altivar 212

ATV212 sử dụng công nghệ C-less làm giảm THDi dưới 30% không cần phải lắp đặt thêm bộ lọc, đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61000 với chi phí đầu tư thấp nhất.

Biến tần trung thế ATV1200

Biến tần ATV1200 với cấu trúc thiết kế tối ưu và các đặc điểm kỹ thuật dưới đây giúp thân thiện với lưới điện và động cơ

Công suất lên đến 16,200 KVA với điện áp 3 pha ngõ ra động cơ từ 2.4 kV đến 11 kV.

– Dễ dàng tích hợp vào hệ thống có sẵn hoặc hệ thống mới.

– Hệ thống làm mát đơn giản và hiệu quả với công nghệ làm mát bằng gió cưỡng bức với dòng khí kép.

– Giảm năng lượng điện năng tiêu thụ và hiệu suất hoạt động lớn hơn 96%.

– Kỹ thuật làm giảm sóng hài với công nghệ chỉnh lưu 18- 54 xung và cấu trúc nghịch lưu đa bậc, vì vậy THDi thấp hơn 3% (ở cả ngõ vào và ngõ ra), đáp ứng tiêu chuẩn IEEE519-1992.

Tiết kiệm năng lượng

Tối ưu chất lượng điện năng

Đáp ứng tiêu chuẩn IEEE 519, THDi thấp hơn 5% ở mọi chế độ hoạt động, tích hợp bộ lọc nhiễu tần số vô tuyến- class 3, dòng điện nguồn cấp hình sin, hệ số công suất (power factor) và Cos-phi gần bằng 1.

Hệ thống làm mát đơn giản và hiệu quả

Lắp đặt và vận hành an toàn thông qua tiêu chuẩn TVD

Tham khảo thêm bài viết của ĐH BK Đà Nẵng

DOL là Direct OLine . Hiểu nôm na là khởi động trực tiếp – khởi động động cơ trực tiếp. Bằng cách ghép các thiết bị như hình:

10-18112013-102457L_zpspl0lva0u

Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều.

Nguyên tắc hoạt động

Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều, một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.[cần dẫn nguồn]

Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện độngđối kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ. Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng. Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thức sau:

{\displaystyle I=(V_{Nguon}-V_{PhanDienDong})/R_{PhanUng}}

Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng:

{\displaystyle P=I*(V_{PhanDienDong})}

Cơ chế sinh lực quay của động cơ điện một chiều[sửa | sửa mã nguồn]

Một máy điện một chiều đang được tháo ra đại tu.

Khi có một dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non, cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của Fleming. Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay. Để làm cho rotor quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ. Chỉ có vấn đề là khi mặt của cuộn dây song song với các đường sức từ trường. Nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90o so với phương ban đầu của nó, khi đó rotor sẽ quay theo quán tính.

Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều phiến góp khác nhau trên cổ góp. Nhờ vậy dòng điện và lực quay được liên tục và hầu như không bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của rotor.

  1. Phương trình cơ bản của động cơ 1 chiều:
            E= K.omega          (1)
            V= E+Rư.Iư                (2)
            M= K Φ Iư                  (3)

Với:

          - Φ: Từ thông trên mỗi cực(Wb)
          - Iư: dòng điện phần ứng (A)
          - V: Điện áp phần ứng (V)
          - Rư: Điện trở phần ứng (Ohm)
          - omega: tốc độ động cơ(rad/s)
          - M: moment động cơ (Nm)
          - K: hằng số, phụ thuộc cấu trúc động cơ

Điều khiển tốc độ

Thông thường, tốc độ quay của một động cơ điện một chiều tỷ lệ với điện áp đặt vào nó, và ngẫu lực quay tỷ lệ với dòng điện. Điều khiển tốc độ của động cơ có thể bằng cách điều khiển các điểm chia điện áp của bình ắc quy, điều khiển bộ cấp nguồn thay đổi được, dùng điện trở hoặc mạch điện tử… Chiều quay của động cơ có thể thay đổi được bằng cách thay đồi chiều nối dây của phần kích từ, hoặc phần ứng, nhưng không thể được nếu thay đổi cả hai. Thông thường sẽ được thực hiện bằng các bộ công tắc tơ đặc biệt (Công tắc tơ đổi chiều).

Điện áp tác dụng có thể thay đổi bằng cách xen vào mạch một điện trở nối tiếp hoặc sử dụng một thiết bị điện tử điều khiển kiểu chuyển mạch lắp bằng Thyristor, transistor hoặc loại cổ điển hơn nữa bằng các đèn chỉnh lưu hồ quang Thủy ngân. Trong một mạch điện gọi là mạch băm điện áp, điện áp trung bình đặt vào động cơ thay đổi bằng cách chuyển mạch nguồn cung cấp thật nhanh. Khi tỷ lệ thời gian “on” trên thời gian “off” thay đổi sẽ làm thay đổi điện áp trung bình. Tỷ lệ phần trăm thời gian “on” trong một chu kỳ chuyển mạch nhân với điện áp cấp nguồn sẽ cho điện áp trung bình đặt vào động cơ. Như vậy với điện áp nguồn cung cấp là 100V, và tỷ lệ thời gian ON là 25% thì điện áp trung bình là 25V. Trong thời gian “Off”, điện áp cảm ứng của phần ứng sẽ làm cho dòng điện không bị gián đoạn, qua một đi ốt gọi là đi ốt phi hồi, nối song song với động cơ. Tại thời điểm này, dòng điện của mạch cung cấp sẽ bằng không trong khi dòng điện qua động cơ vẫn khác không và dòng trung bình của động cơ vẫn luôn lớn hơn dòng điện trong mạch cung cấp, trừ khi tỷ lệ thời gian “on” đạt đến 100%. Ở tỷ lệ 100% “on” này, dòng qua động cơ và dòng cung cấp bằng nhau. Mạch đóng cắt tức thời này ít bị tổn hao năng lượng hơn mạch dùng điện trở. Phương pháp này gọi là phương pháp điều khiển kiểu điều biến độ rộng xung (pulse width modulation, or PWM), và thường được điều khiển bằng vi xử lý. Đôi khi người ta còn sử dụng mạch lọc đầu ra để làm bằng phẳng điện áp đầu ra và giảm bớt tạp nhiễu của động cơ.

động cơ điện một chiều kiểu nối tiếp có thể đạt tới mô men quay cực đại từ khi vận tốc còn nhỏ, nó thường được sử dụng để kéo, chẳng hạn đầu máy xe lửa hay tàu điện. Một ứng dụng khác nữa là để khởi động các loại động cơ xăng hay động cơ điezen loại nhỏ. Tuy nhiên nó không bao giờ dùng trong các ứng dụng mà hệ thống truyền động có thể dừng (hay hỏng), như băng truyền. Khi động cơ tăng tốc, dòng điện phần ứng giảm (do đó cả trường điện cũng giảm). Sự giảm trường điện này làm cho động cơ tăng tốc cho tới khi tự phá hủy chính nó. Đây cũng là một vấn đề với động cơ xe lửa trong trường hợp mất liên kết, vì nó có thể đạt tốc độ cao hơn so với chế độ làm việc định mức. Điều này không chỉ gây ra sự cố cho động cơ và hộp số, mà còn phá hủy nghiêm trọng đường ray và bề mặt bánh xe vì chúng bị đốt nóng và làm lạnh quá nhanh. Việc giảm từ trường trong bộ điều khiển điện tử được ứng dụng để tăng tốc độ tối đa của các phương tiện vận tải chạy bằng điện. Dạng đơn giản nhất là dùng một bộ đóng cắt và điện trở làm yếu từ trường, một bộ điều khiển điện tử sẽ giám sát dòng điện của động cơ và sẽ chuyển mạch, đưa các điện trở suy giảm từ vào mạch khi dòng điện của động cơ giảm thấp hơn giá trị đặt trước. Khi điện trở được đưa vào mạch, nó sẽ làm tăng tốc động cơ, vượt lên trên tốc độ thông thường ở điện áp định mức. Khi dòng điện tăng bộ điều khiển sẽ tách điện trở ra, và động cơ sẽ trở về mức ngẫu lực ứng với tốc độ thấp.

Một phương pháp khác thường được dùng để điều khiển tốc độ động cơ một chiều là phương pháp điều khiển theo kiểu Ward-Leonard. Đây là phương pháp điều khiển động cơ một chiều (thường là loại kích thích song song hay hỗn hợp) bằng cách sử dụng nguồn điện xoay chiều, mặc dù nó không được tiện lợi như những sơ đồ điều khiển một chiều. Nguồn điện xoay chiều được dùng để quay một động cơ điện xoay chiều, thường là một động cơ cảm ứng, và động cơ này sẽ kéo một máy phát điện một chiều. Điện áp ra của phần ứng máy phát một chiều này được đưa thẳng đến phần ứng của động cơ điện một chiều cần điều khiển. Cuộn dây kích từ song song của cả máy phát điện và động cơ điện một chiều sẽ được kích thích độc lập qua các biến trở kích từ. Có thể điều khiển tốc độ động cơ rất tốt từ tốc độ = 0 đến tốc độ cao nhất với ngẫu lực phù hợp bằng cách thay đổi dòng điện kích thích của máy phát và động cơ điện một chiều. Phương pháp điều khiển này đã được xem là chuẩn mực cho đến khi nó bị thay thế bằng hệ thống mạch rắn sử dụng Thyristor. Nó đã tìm được chỗ đứng ở hầu hết những nơi cần điều khiển tốc độ thật tốt, từ các hệ thống thang nâng hạ người trong các hầm mỏ, cho đến những máy công nghiệp cà các cần trục điện. Nhược điểm chủ yếu của nó là phải cần đến ba máy điện cho một sơ đồ (có thể lên đến 5 trong các ứng dụng rất lớn vì các máy DC có thể được nhân đôi lên và điều khiển bằng các biến trở chỉnh đồng thời). Trong rất nhiều ứng dụng, hợp bộ động cơ – máy phát điện thường được duy trì chạy không tải, để tránh mất thời gian khởi động lại.

Mặc dù các hệ thống điều khiển điện tử sử dụng Thy ris tor đã thay thế hầu hết các hệ thống Ward Leonard cỡ nhỏ và trung bình, nhưng một số hệ thống lớn (cỡ vài trăm mã lực) vẫn còn đắc dụng. Dòng điện kích từ nhỏ hơn nhiều so với dòng điện phần ứng, cho phép các Thyristor cỡ trung bình có thể điều khiển một động cơ lớn hơn rất nhiều, so với điều khiển trực tiếp. Thí dụ, trong một ứng dụng, một bộ Thy ris tor 300 am pe có thể điều khiển một máy phát điện. Dòng điện ngõ ra của máy phát này có thể lên đến 15.000 am pe, với cùng dòng này, nếu điều khiển trực tiếp bằng thy ris tor thì có thể rất khó khăn và giá thành cao.

Điều khiển số động cơ một chiều có chổi than

Hiện nay, để điều khiển động cơ một chiều (DC motor), có rất nhiều phương pháp được đưa ra. Với sự ra đời của vi xử lý, bộ điều khiển số dần thay thế các bộ điều khiển tương tự truyền thống bởi nhiều ưu điểm. Về bộ điều khiển số, có rất nhiều phương pháp được đề nghị như: PID số, Fuzzy logic, Lyapounov,.. Tuy nhiên, chiếm hơn 70% bộ điều khiển trong công nghiệp là PID.

Động cơ điện là máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ. Máy điện dùng để chuyển đổi ngược lại (từ cơ sang điện) được gọi là máy phát điện hay dynamo. Các động cơ điện thường gặp dùng trong gia đình như quạt điệntủ lạnhmáy giặtmáy bơm nướcmáy hút bụi

Ứng dụng

Ngày nay động cơ điện được dùng trong hấu hết mọi lĩnh vực, từ các động cơ nhỏ dùng trong lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay trong các máy đọc đĩa (máy chơi CD hay DVD), đến các đồ nghề như máy khoan, hay các máy gia dụng như máy giặt, sự hoạt động của thang máy hay các hệ thống thông gió cũng dựa vào động cơ điện. Ở nhiều nước động cơ điện được dùng trong các phương tiện vận chuyển, đặc biệt trong các đầu máy xe lửa.

stator và rotor của một động cơ điện 3 pha

Trong công nghệ máy tính: Động cơ điện được sử dụng trong các ổ cứng, ổ quang (chúng là các động cơ bước rất nhỏ).

Nguyên tắc hoạt động

Phần chính của động cơ điện gồm phần đứng yên (stator) và phần chuyển động (rotor) được quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu. Khi cuộn dây trên rotor và stato được nối với nguồn điện, xung quanh nó tồn tại các từ trường, sự tương tác từ trường của rotor và stator tạo ra chuyển động quay của rotor quanh trục hay 1 mômen.

Phần lớn các động cơ điện hoạt động theo nguyên lý điện từ, nhưng loại động cơ dựa trên nguyên lý khác như lực tĩnh điện và hiệu ứng điện áp cũng được sử dụng. Nguyên lý cơ bản mà các động cơ điện từ dựa vào là có một lực lực cơ học trên một cuộn dây có dòng điện chạy qua nằm trong một từ trường. Lực này theo mô tả của định luật lực Lorentz và vuông góc với cuộn dây và cả với từ trường.

Phần lớn động cơ từ đều xoay nhưng cũng có động cơ tuyến tính. Trong động cơ xoay, phần chuyển động được gọi là rotor, và phần đứng yên gọi là stator.

Điều khiển động cơ

Đa số động cơ điện không đồng bộ có thể điều khiển tốc độ bằng cách đổi kiểu đấu nối (sao, tam giác); Một số có thể điều khiển bằng các biến tần. Các động cơ bước phải sử dụng một bộ điều khiển riêng (được gọi là driver).

Lịch sử phát triển

  • Năm 1820: nhà hóa học Đan Mạch Hans Christian Ørsted phát hiện ra hiện tượng điện từ.
  • Nguyên lý chuyển đổi từ năng lượng điện sang năng lượng cơ bằng cảm ứng điện từ được nhà khoa học người Anh là Michael Faraday phát minh năm 1821. Ông công bố kết quả thí nghiệm của ông về chuyển động quay điện từ, gồm chuyển động quay của dây dẫn trong từ trường và chuyển động của nam châm quanh 1 dây dẫn
  • Năm 1822: Peter Barlow phát triển ra bánh xe Barlow
  • Năm 1828: động cơ điện đầu tiên sử dụng nam châm điện cho cả rotor và stator được phát minh bởi Ányos Jedlink (nhà khoa học người Hungary), sau đó ông đã phát triển động cơ điện có công suất đủ để đẩy được một chiếc xe.
  • Năm 1834: Thomas Davenport chế tạo ra động cơ chỉnh lưu
  • Năm 1838: động cơ điệncông suất 220 W được dùng cho thuyền chế tạo bởi Hermann Jacobi
  • Năm 1866: Werner von Siemens sáng chế ra máy phát điện

Phân loại Động Cơ

  1. Động cơ không đồng bộ
  2. Động cơ đồng bộ
  1. Động cơ điện một chiều kích thích bởi nam châm vĩnh cửu
  2. Động cơ điện một chiều kích thích bởi dòng điện
  • Động cơ bước
  • Động cơ giảm tốc
  • Động cơ rung
  • Động cơ Servo

Ngắn mạch là hiện tượng mạch điện bị chập lại ở một điểm nào đó làm cho tổng trở mạch nhỏ đi, dòng điện trong mạch sẽ tăng cao đột ngột và điện áp giảm xuống.

Khái niệm ngắn mạch hở mạch.

1 Khái niệm về ngắn mạch:

Ngắn mạch là hiện tượng mạch điện bị chập lại ở một điểm nào đó làm cho tổng trở mạch nhỏ đi, dòng điện trong mạch sẽ tăng cao đột ngột và điện áp giảm xuống. Việc dòng điện tăng cao quá mức sẽ gây các hậu quả nghiêm trọng:  Xuất hiện lực điện động lớn có khả năng phá hủy kết cấu của các thiết bị điện, tiếp tục gây chạm chập cháy nổ.  Làm nhiệt độ tăng cao phá hủy các đặc tính cách điện, việc này lại tiếp tục gây ra các ngắn mạch khác. Hình Error! No text of specified style in document..1. Đồ thị biến thiên dòng điện trong quá trình quá độ. Nếu không nhanh chóng cô lập vùng ngắn mạch thì hệ thống chuyển sang chế độ ngắn mạch duy trì.

Dòng điệnngắn mạch theo thời gian có thể phân tích thành 2 thành phần: chu kỳ và không chu kỳ. iN  t   ick  t   ikck  t  (Error! No text of specified style in document.-1) Trong đó, thành phần không chu kỳ sẽ tắt sau một thời gian chỉ còn lại thành phần chu kỳ. E*  i”: dòng điện siêu quá độ ban đầu, i”  x*  Trong đó: : sức điện động siêu quá độ tương đương E*  trong đơn vị tương đối. : điện kháng tổng hợp trong đơn vị tương x*  đối. Ickm: biên độ của thành phần chu kỳ, I ckm  2.i ” ngắn mạch tại t=T/2, do đó: ixk: là dòng 0,01 Ta ixk  I ckm  I ckm .e  k xk .I ckm  k xk . 2.i ” 0 ,01 Trong đó: gọi là hệ số xung kích, với là Ta  x w.r Ta k xk  1  e hằng số thời gian. Thông thường hệ số xung kích được tra từ các bảng theo tỷ số của mạch, vị trí ngắn mạch và các x r đặc trưng của mạch điện.

Trung bình có thể lấy giá trị như sau:  Ngắn mạch tại thanh góp điện áp máy phát hoặc đầu của máy biến áp tăng: cao áp kxk = 1,9.  Ngắn mạch ở các thiết bị cao áp xa máy phát: kxk = 1,8.  Ngắn mạch phía thứ cấp của các trạm hạ áp (S

2 Phân loại ngắn mạch:

Có nhiều dạng ngắn mạch: ngắn mạch 3 pha, ngắn mạch 2 pha, ngắn mạch 2 pha chạm đất, ngắn mạch 1 pha chạm đất…trong đó ngắn mạch 3 pha là nguy hiểm nhất. Bảng Error! No text of specified style in document.-1. Tóm tắt các loại ngắn mạch Thông tường các dạng ngắn mạch phải được cô lập khỏi hệ thống. Riêng trong lưới trung áp 35, 10, 6kV là lưới có trung tính cách điện thì dòng ngắn mạch 1 pha nhỏ và người ta cho phép tiếp tục vận hành 2 giờ kể từ khi ngắn mạch, nếu sau 2 giờ nếu không phát hiện và khắc phục được sự cố thì mới cắt điện. Sự cố này được phát hiện nhờ máy biến áp ba pha tam giác

3 Mục đích và yêu cầu của tính toán ngắn mạch:

Khi thiết kế và vận hành các hệ thống điện, nhằm giải quyết nhiều vấn đề kỹ thuật yêu cầu tiến hành hàng loạt các tính toán sơ bộ, trong đó có tính toán ngắn mạch. Tính toán ngắn mạch thường là những tính toán dòng, áp lúc xảy ra ngắn mạch tại một số điểm hay một số nhánh của sơ đồ đang xét. Tùy thuộc mục đích tính toán mà các đại lượng trên có thể được tính ở một thời điểm nào đó hay diễn biến của chúng trong suốt cả quá trình quá độ. Những tính toán như vậy cần thiết để giải quyết các vấn đề sau:  So sánh, đánh giá, chọn lựa sơ đồ nối điện.  Chọn các khí cụ, dây dẫn, thiết bị điện.  Thiết kế và chỉnh định các loại bảo vệ.

Nghiên cứu phụ tải, phân tích sự cố, xác định phân bố dòng… Trong hệ thống điện phức tạp, việc tính toán ngắn mạch một cách chính xác rất khó khăn. Do vậy tùy thuộc yêu cầu tính toán mà trong thực tế thường dùng các phương pháp thực nghiệm, gần đúng với các điều kiện đầu khác nhau để tính toán ngắn mạch. Chẳng hạn để tính chọn máy cắt điện, theo điều kiện làm việc của nó khi ngắn mạch cần phải xác định dòng ngắn mạch lớn nhất có thể có. Muốn vậy, người ta giả thiết rằng ngắn mạch xảy ra lúc hệ thống điện có số lượng máy phát làm việc nhiều nhất, dạng ngắn mạch gây nên dòng lớn nhất, ngắn mạch là trực tiếp, ngắn mạch xảy ra ngay tại đầu cực máy cắt… Để giải quyết các vấn đề liên quan đến việc chọn lựa và chỉnh định thiết bị bảo vệ rơle thường phải tìm dòng ngắn mạch nhỏ nhất, lúc ấy tất nhiên cần phải sử dụng những điều kiện tính toán hoàn toàn khác với những điều kiện nêu trên.

Thiết bị điện trong hệ thống điện được đề cập ở bài viết này là các loại thiết bị làm các nhiệm vụ: đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh, bảo vệ, chuyển đổi, khống chế và kiểm tra mọi sự hoạt động của hệ thống lưới điện và các loại máy điện. Ngoài ra thiết bị điện còn được sử dụng để kiểm tra, điều chỉnh và biến đổi đo lường nhiều quá trình không điện khác.

Thiết bị điện là gì?

Thiết bị điện là tổng hợp thiết bị đang được sử dụng rất phổ biến có mặt trong hầu hết các lãnh vực sản xuất của nền kinh tế, từ các nhà máy điện, trạm biến áp, hệt hống truyền tải điện, đến các máy phát và động cơ điện trong các xínghiệp công nghiệp, nông nghiệp, giao thông,… và trong cả lãnh vực an ninh quốc phòng.

Thiết bị điện sử dụng ở nước ta hiện nay được nhập từ rất nhiều nước, rất nhiều hãng sản xuất khác nhau và đủ các thế hệ. Có cả các thiết bị đã có thời gian sửdụng 40 đến 50 năm, rất lạc hậu và các thiết bị rất hiện đại mới nhập. Chính vìvậy các quy cách không thống nhất, gây khó khăn cho vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa.

Do quá nhiều chủng loại thiết bị điện với các tiêu chuẩn kĩ thuật rất khác nhau, nên trong sử dụng hiện nay nhiều khi không sử dụng hết tính năng và công suất của thiết bị hoặc sử dụng không đúng gây hư hỏng nhiều, làm thiệt hại không nhỏ cho nền kinh tế.

Phân loại thiết bị điện

Để thuận lợi cho việc nghiên cứu, vận hành sử dụng và sửa chữa thiết bị điện người ta thường phân loại như sau:

a) Phân theo công dụng

+ Thiết bị điện khống chế: dùng để đóng cắt, điều chỉnh tốc độ chiều quay của các máy

phát điện, động cơ điện (như cầu dao, áp tô mát, công tắc tơ,…).

+ Thiết bị điện bảo vệ: làm nhiệm vụ bảo vệ các động cơ, máy phát điện, lưới điện khi

có quá tải, ngắn mạch, sụt áp,…( như rơle, cầu chì, máy cắt,…).

Thiết bị điện tự động điều khiển từ xa: làm nhiệm vụ thu nhận và phân tích vàkhống chế

sự hoạt động của các mạch điện như khởi động từ,…

+ Thiết bị điện hạn chế dòng ngắn mạch (như điện trở phụ, cuộn kháng,…).

+ Thiết bị điện làm nhiệm vụ duy trì ổn định các tham số điện (như ổn áp, bộ tự động

điều chỉnh điện áp máy phát,…)

+ Thiết bị điện làm nhiệm vụ đo lường (như máy biến dòng điện, biến áp đo lường,…).

b) Phân theo tính chất dòng điện

+ Thiết bị điện dùng trong mạch một chiều.

+ Thiết bị điện dùng trong mạch xoay chiều.

c) Phân theo nguyên lí làm việc

Thiết bị điện loại điện từ, điện động, cảm ứng, có tiếp điểm, không có tiếp điểm,…

d) Phân theo điều kiện làm việc

+ Loại làm việc vùng nhiệt đới khí hậu nóng ẩm, loại ở vùng ôn đới, cóloại chống được

khí cháy nổ, loại chịu rung động,…

e) Phân theo cấp điện áp có

+ Thiết bị điện hạ áp có điện áp dưới 3kV.

Thiết bị điện trung áp có điện áp từ 3kV đến 36 kV.

+ Thiết bị điện cao áp có điện áp từ 36kV đến nhỏ hơn 400 kV.

+ Thiết bị điện siêu cao áp có điện áp từ 400 kV trở lên.

Các yêu cầu cơ bản của thiết bị điện

– Phải đảm bảo sử dụng thiết bị điện được lâu dài đúng tuổi thọ thiết kế khi làm việc với các thông số kỹ thuật ở định mức.

Thiết bị điện phải đảm bảo ổn định lực điện động và ổn định nhiệt độ khi làm việc bình thường, đặc biệt khi sự cố trong giới hạn cho phép của dòng điệnđiện áp.

– Vật liệu cách điện chịu được quá áp cho phép.

Thiết bị điện phải đảm bảo làm việc tin cậy, chính xác an toàn, gọn nhẹ, dễ lắp ráp, dễ kiểm tra, sửa chữa.

– Ngoài ra còn yêu cầu phải làm việc ổn định ở điều kiện khí hậu môi trường mà khi thiết kế đã cho phép.

Với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện nay thì các thiết bị điện ngày càng đa dạng và nhiều chức năng phức tạp. Chính vì vậy việc đào tạo và cập nhập nâng cao kiến thức về thiết bị điện đặc biệt là điều cần thiết để có thể sử dụng hiệu quả và an toàn.

Trên lý thuyết dây trung tính có cùng điện thế với đất và không gây điện giật như dây nóng. Nhiệm vụ của dây trung tính là giúp cân pha trong mạch điện 3 pha, và giúp kín mạch trong mạch điện 1 pha.

Trên thực tế luôn nên thận trọng coi nó như dây nóng. Dây mát có thể có điện thế khác đất, và gây điện giật. Khi việc truyền tải điện không cân pha điện áp trên dây mát bằng 5% điện áp trên dây nóng.

Dây trung tính là gì

Dây trung tính ký hiệu là N, là dây không có điện và đã được nối đất tại nhà máy phát điện. Vì vậy dòng điện trên dây trung tính = 0, nếu chạm vào sẽ không bị điện giật. Ngược lại, sờ vào dây pha đang có điện có thể nguy hiểm tới tính mạng.

Để đảm bảo an toàn, màu của dây trung tính sẽ khác so với màu của các dây pha. Theo tiêu chuẩn về điện và tiêu chuẩn Việt Nam, việc quy ước màu của các loại dây như sau:

– Trong mạch điện 1 pha

+ Dây trung tính được quy ước màu đen/ màu xanh hoặc màu trắng.

+ Dây nóng được quy ước màu đỏ

– Trong mạch điện 3 pha

+ Dây trung tính được quy ước màu đen

+ Dây pha A được quy ước màu đỏ

+ Dây pha B được quy ước màu trắng

+ Dây pha C được quy ước màu xanh dương

+ Dây nối đất được quy ước màu xanh lá sọc vàng.

Cách phân biệt dây trung tính

Bên cạnh đó, dây trung tính còn được nhận diện thông qua kích thước bởi nó thường được làm với tiết diện nhỏ hơn so với dây pha.

Khi dùng bút thử điện để thử, dây trung tính không làm sáng bút thử điện vì nó có mức điện áp bằng 0V hoặc rất thấp. Trong khi đó, nếu thử bút thử điện với dây pha, bút thử điện sẽ sáng.

Dây pha là gì

Dây pha còn được gọi là dây nóng, dây lửa mang dòng điện xoay chiều. Tùy thuộc vào quy chuẩn của từng quốc gia mà điện áp trong dây pha sẽ khác nhau. Ở Việt Nam, mức điện áp tiêu chuẩn trong mạng điện dân dụng là 220V.

Trong một số trường hợp, 2 dây chính đều là dây nóng, có thể từ 2 pha của đường cung cấp 3 pha, hoặc lấy từ biến thế một pha.

Một số ổ điện (đặc biệt ổ chỉ có 2 lỗ) không phân biệt chân nóng và chân mát. Vì vậy có thể cắm thoải mái không cần lo đúng chiều hay không.

Video hướng dẫn cách đấu điện 3 pha 4 dây dễ dàng – an toàn – hiệu quả:

Dây nối đất

Dây nối đất không phả là dây trung tính đây là nhầm lẫn của rất nhiều người. Sử dụng dây nối đất nhằm mục đích an toàn. Nó mang dòng điện rò rỉ trên bề mặt thiết bị điện tiêu thụ điện xuống đất. Để người sử dụng không trực tiếp bị điện giật khi chạm vào.

Nếu không nối đất, người sử dụng tiếp xúc với vỏ kim loại sẽ có thể bị điện giật. Khi nối đất, điện truyền qua dây đất xuống đất, và không đi qua người (vốn có điện trở lớn hơn dây điện). Ngoài ra, nếu dòng điện rò rỉ lớn, tương đương chập mạch, cầu chì có thể tự động ngắt, tránh cháy nổ.

Đối với các thiết bị điện như ổn áp, máy giặt, tủ lạnh…cần đặc biệt lưu ý tới vấn đề này. Bởi những thiết bị này thường có dòng cảm ứng, cần nối đất để triệt tiêu.

Mời các bạn xem video tìm hiểu nguyên nhân mất dây trung tính:

Tác dụng của dây trung tính là gì trong mạch điện 3 pha 4 dây

– Chức năng chính của dây trung tính trong mạch điện 3 pha 4 dây là giữ ổn định điện áp. Truyền tải nguồn điện đi nuôi thiết bị điện tiêu thụ.

– Tạo ra hai trị số điện áp khác nhau: điện áp dây và điện áp pha, vì thế thuận tiện cho việc sử dụng đồ dùng điện.

Tác dụng của dây trung tính là gì

Tại sao dây trung tính nhỏ hơn dây pha ?

– Trong mạch điện 3 pha thì dây trung tính sẽ chịu dòng bằng tổng 3 dòng pha. Nếu các pha cân bằng thì dòng này nhỏ hơn nhiều ( ~ =0 ) so với dòng pha do đó tiết diện không cần phải lớn, chọn nhỏ cho kinh tế.

– Còn mạch điện 1 pha, dây trung tính với dây pha cùng phải chịu chung dòng pha nên tiết diện của nó bằng nhau.

Khi nào dây trung tínhdòng điện

Mặc dù trên lý thuyết dây trung tính không mang điện áp. Hoặc có điện áp cực nhỏ, khi chạm vào thì không bị giật. Nhưng trong thực tế, dây trung tính vẫn có thể có điện và gây giật nếu xảy ra hiện tượng lệch pha.

Hiện tượng lệch pha trong mạch điện 3 pha là trạng thái không cân bằng pha. Xảy ra khi các tải 1 pha được sử dụng làm cho một hay hai đường dây điện mang nhiều hoặc ít tải hơn.

Hiện tượng lệch pha không hiếm xảy ra trong mạng điện gia đình hay mạng điện công nghiệp.

Khi hiện tượng lệch pha xảy ra, dây trung tính sẽ có hiện tượng xuất hiện điện áp với mức điện áp phụ thuộc vào độ lệch pha. Điện áp này trong dây trung tính sẽ gây giật điện khi ta chạm vào.

Trong mạng điện gia dụng, khi xảy ra hiện tượng lệch pha, điện áp trên dây trung tính bằng 5% điện áp trên dây pha. Điện áp trên dây pha càng lớn thì điện áp trên dây trung tính càng cao và càng nguy hiểm.

Dòng rò là gì?

Dòng rò là một hiện tượng vật lý trong kỹ thuật ngành điện cơ học, nó là dòng điện dư thừa trong tổn hao năng lượng điện. Khi đó dòng rò này sẽ không có lợi trong công năng có ích, mà nó sẽ lan truyền ra vỏ thiết bị, gây nên các tai nạn về điện trong sản xuất khi công nhân chạm vào vỏ thiết bị.

Sau một thời gian sử dụng máy móc, thiết bị có sử dụng điện sẽ phát sinh một hiện tượng rò rỉ điện ra vỏ thiết bị được gọi là dòng rò.

Hiện nay để phát hiện và kiểm tra dòng rò, kỹ sư và các thợ bảo trị điện nhỏ và lớn thường sử dụng ampe kìm đo dòng rò, nó được sử dụng khác dễ dàng và chính xác, thang đo rộng thường phạm vi lên đến 10A có thiết kế nhỏ gọn cầm nắm dễ dàng có tính di chuyển cao, tiện dụng.

Phương pháp xử lý dòng rò.

Để giải quyết vấn đề dòng rò này, và cũng để đảm bảo an toàn trong sản xuất, người ta dùng biện pháp nối đất an toàn vào thiết bị sử dụng điện, và đưa toàn bộ dòng rò này hoàn toàn đi vào đất một cách an toàn theo hệ thống.

Vậy làm sao dòng điện rò có thể đi vào đất một cách an toàn? Nếu không biết cách đưa dòng rò vào đất không khéo có thể gây nên một hiện gọi là điện áp bước, sẽ nguy hiểm hơn nữa!

Nối đất an toàn vào thiết bị sản xuất có sử dụng điện

Nối đất an toàn vào thiết bị sản xuất có sử dụng điện

Trước khi xây dựng nhà máy, người ta liền nghĩ ngay đến vấn đề an toàn điện trong lao động, và tác hại của dòng rò gây nên. Cho nên người ta liền chôn vào trong nền đất một hệ thống lưới sắt, và kết nối vào hệ thống lưới sắt này kèm theo là những cọc sắt có tác dụng dẫn dòng rò đi sâu vào trong lòng đất, và những cọc sắt này sẽ được đóng sâu vào đất tùy thuộc vào địa tầng và sự kiểm tra thông số cho phép trong chuyên ngành.

Và các cọc sắt này sẽ được nối với thiết bị sử dụng điện, còn hệ thống lưới sắt bên dưới sẽ có tác dụng không gây ra hiện tượng điện áp bước.

Một điểm nối đất an toàn vào cọc sắt (hay còn gọi là cọc te)

Một điểm nối đất an toàn vào cọc sắt (hay còn gọi là cọc te)

Contactor (khởi động từ) là gì ?

Contactor hay còn gọi là khởi động từ, 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.

Contactor Mitssubishi và contactor Fuji Electric

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.

Nguyên lý hoạt động của contactor:

Ở đây ta xét đến nguyên lý hoạt động của contactor điện từ.

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.

Nam châm điện

Nam châm điện

Cấu trúc cơ bản của contactorCấu trúc cơ bản của Contactor 

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.

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 10^6 đến 5.10^6 lần thao tác.

Độ bền điện : Là số lần đóng ngắt dòng điện định mức. Contactor loại thường có độ bền điện vào khoảng ≤ 10^6

Phân loại contactor:

Có nhiều cách phân loại contactor.

Nguyên lý truyền động : Ta có contactor kiểu điện từ, kiểu hơi ép, kiểu thủy lực … Thường thì ta gặp contactor kiểu điện từ.

Theo dạng dòng điện : Contactor điện một chiều và contactor điện xoay chiều.

Theo kết cấu : Người ta phân contactor dùng 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 ).

Cách chọn Contactor:

Để lựa chọn Contactor phù hợp cho động cơ ta phải dựa vào những thông số cơ bản như Uđm, P , Cosphi

–  Iđm = Itt x 2

–  Iccb = Iđm x 2

–  Ict   = ( 1,2 – 1,5 ) Iđm

Ta tính toán trong ví dụ cụ thể như sau:

Tải động cơ 3P, 380V, 3KW, tính toán dòng định mức theo công thức như sau:

Iđm = P / ( 1.73 x 380 x 0.85 ) ở đây hệ số cosphi là 0.85.

Ta tính được: Iđm = 3000 / ( 1.73 x 380 x 0.85 ) = 5.4 A

Ict = ( 1,2 -1,4 ) Iđm.

Ta tính được: Ict = 1,4 x 5.4 = 7.56 A

Nên chọn Contactor có dòng lớn hơn dòng tính toán. Chọn loại có dòng 8A.

Ứng dụng của contactor:

Contactor: là thiết bị điều khiển để đóng mở cung cấp nguồn cho một thiết bị công suất tải lớn: Máy Lạnh lớn, động cơ kéo tải lớn… Thường là loại 3 pha, nên ít thấy loại 1 pha.

Khác với Relay nguồn điều khiển là một chiều điện áp thấp, Contactor nguồn điều khiển là loại xoay chiều điện áp cao.

Trong công nghiệp Contactor được sử dụng để điều khiển vận hành các động cơ hay thiết bị điện, để an toàn khi vận hành. Đây là một giải pháp tự động hóa bằng phương pháp cơ điện. Phương pháp này không xử lý những quá trình phức tạp nhưng nó đơn giản và ổn định cao dễ sửa chữa.

Trong ngành tự động hóa ngày nay đòi hỏi xử lý những công việc có tính chất phức tạp và khó khăn, nên cần phải có sự can thiệp của bộ xử lý nên phương pháp cơ điện tử ra đời để đáp ứng được những quá trình: đóng gói sản phẩm, ép nhựa… Contactor vẫn là thiết bị sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp tự động hóa việc sản xuất.

CB tép tên  tiếng anh đầy đủ là Miniature Circuit Breaker (MCB), có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch trong hệ thống điện và được phân chia ra nhiều loại theo chức năng, hình dạng, kích thước khác nhau.  

CB thường có dòng cắt quá tải thấp, do đó có giá thành cạnh tranh, loại này thích hợp sử dụng cho mạng lưới điện dân dụng.

Cách chọn CB tép theo số cực

Ở mạng điện 1 Pha như gia đình thường có 2 dây nên chúng ta sẽ sử dụng 1P hoặc 2P (P là Poles dịch qua tiếng việt là cực), nếu dùng 1P thì chúng ta chỉ ngắt được dây P ra khỏi mạch thường dùng để điều khiển.

Còn nếu dùng 2P thì sẽ ngắt cả cực P và N ra khỏi mạch điện, tăng độ an toàn cho người dùng. Còn khi ở mạng điện 3 Pha thì chúng ta có loại 3 Pha 3 dây và 3 pha 4 dây tuỳ theo nhu cầu sử dụng mà ta chọn loại MCB cho phù hợp.

CB tép loại 1P, 2P, 3P của hãng Fuji Electric  (Nhật Bản)

Một số loại thông dụng hiện nay

Hiện nay trên thị trường rất nhiều loại MCB của các thương hiệu chất lượng như Schneider, Mitsubishi Electric, Fuji Electric, LS, Himel Electric, Panasonic, Shihlin… Người dùng nên chọn cho mình một sản phẩm chất lượng giá cả phải chăng phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Cấu tạo của CB tép (MCB)

Cấu tạo CB tép  Merlin Gerin (thương hiệu thuộc Schneider Electric)

MCB là dòng sản phẩm thuộc nhóm hàng thiết bị đóng ngắt mạch điện được phân phối bời dienhathe.com – website chuyên phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam.

CB tép tên  tiếng anh đầy đủ là Miniature Circuit Bkeaker (MCB), có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch trong hệ thống điện và được phân chia ra nhiều loại theo chức năng, hình dạng, kích thước khác nhau..