Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại khởi động từ của nhiều nhãn hiệu sản xuất. Nhưng để lựa chọn 1 sản phẩm này thì bắt buộc phải có 2 thông như sau:
CB Khởi Động Động Cơ hay còn được gọi là Aptomat Motor Starter (CB Motor) là loại thiết bị dùng để khởi động hay bảo vệ chuyên dụng cho động cơ
Với tính năng được tích hợp relay nhiệt bảo vệ quá tải, ngắn mach và bảo vệ mất pha nhỏ gọn nên được sử dụng rất rộng rãi cho trong hệ thống điều khiển công nghiệp.
Đầu tiên là thông số Ir = dòng định mức CỦA TẢI
Tr (s):
– Ir = 1000A, tr = 1 Sec (tại 6Ir). Tức khi ta bơm dòng 6Ir = 6000 A thì MCCB sẽ cắt quá tải với thời gian 1s.
– Nếu ta bơm dòng 5Ir mà vẫn cài đặt tr = 1 Sec thì thời gian cắt quá tải thực tế là bao nhiêu? Lúc này phải xem đường đặc tính trong catalog , ta dóng giá trị 5Ir lên đường đặc tính tr = 1s thì sẽ ra thời gian cắt quá tải cần tìm.
Để tránh tình trạng quá tải trong các thiết bị điện, người ta thường sử dụng relay nhiệt. Nhưng cách sử dụng, đấu nối, nó hoạt động như thế nào? Chúng ta hãy cùng làm rõ những vấn đề này thông qua bài viết sau đây.
Relay nhiệt là một loại thiết bị điện dùng để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải, thường dùng kèm với contactor (khởi động từ). Relay nhiệt có chức năng tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn vì nhiệt của các thanh kim loại.
Hình 1. Hình ảnh một số relay nhiệt của một số hãng sản xuất.
Trong công nghiệp, relay nhiệt được lắp kèm với contactor. Do relay nhiệt cần phải có quá trình khoảng vài giây đến vài phút mới tác động. Vì vậy, không thể sử dụng relay nhiệt để bảo vệ ngắn mạch cho động cơ và thiết bị được.
Hình 2. Relay nhiệt được lắp kèm với contactor để bảo vệ quá tải.
Hình 3. Mô tả cấu tạo relay nhiệt.
Có thể nói relay nhiệt có cấu tạo không quá phức tạp và cách sử dụng cũng rất đơn giản.
Kí hiệu của relay nhiệt:
Hình 4. Kí hiệu của relay nhiệt.
Hình 5. Nguyên lí hoạt động của relay nhiệt.
Hình 6. Khi xảy ra hiện tượng quá tải.
– Theo kết cấu relay nhiệt chia thành hai loại: Kiểu hở và kiểu kín.
– Theo yêu cầu sử dụng: Loại một cực và hai cực.
– Theo phương thức đốt nóng:
Hình 7. Relay nhiệt hãng Schneider.
Bạn có thể dễ dàng nhìn trên ký hiệu rơ le nhiệt đó là: NO, NC và COM.
Kết nối COM và NC khi bạn muốn có dòng điện cần điều khiển khi Relay ở trạng thái OFF. Và khi Relay ON thì dòng này bị ngắt.
Ngược lại thì nối COM và NO.
Hình 8. Đặc tính Ampe – giây (A-s).
Đặc tính cơ bản của relay nhiệt là quan hệ giữa dòng điện phụ tải chạy qua và thời gian tác động của nó (gọi là đặc tính thời gian – dòng điện, A – s). Mặt khác, để đảm bảo yêu cầu giữ được tuổi thọ lâu dài của thiết bị theo đíng số liệu kỹ thuật đã cho của nhà sản xuất, các đối tượng bảo vệ cũng cần đặc tính thời gian dòng điện.
Lựa chọn đúng relay là sao cho đường đặc tính A – s của relay gần sát đường đặc tính A – s của đối tượng cần bảo vệ. Nếu chọn thấp quá sẽ không tận dụng được công suất của động cơ điện, chọn cao quá sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị cần bảo vệ.
Trong thực tế, cách lựa chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của Rơle nhiệt bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ, relay sẽ tác động ở giá trị (1,2 ÷ 1,3).Iđm. Bên cạnh, chế độ làm việc của phụ tải và nhiệt độ môi trường xung quanh phải được xem xét.
MCB là gì? Ứng dụng của MCB?
MCB (Miniature Circuit Breaker) là thiết bị sử dụng và lắp đặt rất phổ biến ở các công trình công nghiệp lẫn công trình dân dụng. Ngày càng có nhiều gia đình lựa chọn thiết bị MCB. Vậy MCB là gì? Cấu tạo và ứng dụng của MCB ra sao? Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về MCB qua bài viết sau nhé!
MCB (Miniature Circuit Breaker) là cầu dao tự động dạng tép (còn gọi là CB tép), MCB hầu như chỉ được mọi người dùng với những thiết bị có dòng điện thấp (không quá 100A) và dòng công suất nhỏ.
MCB là thiết bị dùng để bảo vệ thiết bị điện khi quá tải hoặc ngắn mạch, tương tự như một chiếc công tắc đóng ngắt tự động khi có sự cố về mạch điện xảy ra, thiết bị này sẽ ngắt điện tự động để bảo vệ cho người dùng an toàn và máy móc được không gây hư hỏng.
Hình 1. Các loại MCB loại Acti 9 iC60 của hãng Schneider.
MCB được cấu tạo bởi các bộ phận:
Hình 2. Các thành phần cấu thành MCB.
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý của MCB dòng điện cực đại.
Khi đóng điện, dòng điện cực đại sẽ ở trạng thái bình thường, MCB giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc (2) khớp và móc (3) khớp cụm vào 1 cụm tiếp điểm cộng.
Bật MCB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện (5) và phần ứng (4) không hút.
Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện (5) lớn hơn lực lò xo (6) làm cho nam châm điện (5) sẽ hút phần ứng (4) xuống làm bật nhả móc (3), móc (5) được thả tự do, lò xo (1) được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của MCB được mở ra, mạch điện bị ngắt.
Hình 4. Sơ đồ nguyên lý của MCB điện áp thấp.
Khi bật MCB ở trạng thái ON thì điện áp định mức của nam châm điện (11) và phần ứng (10) hút lại với nhau.
Khi sụt áp quá mức, nam châm điện (11) sẽ nhả phần ứng (10), lò xo (9) kéo móc (8) bật lên, móc (7) thả tự do, thả lỏng, lò xo (1) được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của MCB được mở ra, mạch điện bị ngắt.
Ở đây chúng ta sẽ tìm hiểu các thông số quan trọng để ta biết và chọn đúng MCB, phù hợp với yêu cầu đặt ra và điều kiện kinh tế của bản thân.
Ví dụ: Icu = 10kA thì tiếp điểm CB sẽ chịu đựng được dòng điện 10kA trong thời gian 1 giây. Thông số này cho biết độ bền tiếp điểm của CB. Ngoài thông số này thông số Ics cũng có tính chất tương tự. Nói như thế tức là giá thành CB sẽ phụ thuộc vào Icu này.
Ví dụ bạn ngắt MCB rồi bật MCB lên lại thì gọi là 1 lần đóng ngắt. MCB thông thường cũng quy định số lần này. Các MCB có quy định là từ 7500 đến 10000 lần, MCCB thì hơn 10000 lần tùy theo hãng.
Hình 5. Trích Datasheet của một MCB hãng Schneider.
Mình sẽ lấy ví dụ một MCB của hãng Schneider, có mã thiết bị là A9F90382 – iC60L – miniature circuit breaker – 3P – 12.5A – MA.
Từ datasheet của thiết bị, ta cần nắm những thông số quan trọng như:
Thông số iC60LMA khoanh tròn trên MCB được giải thích như sau:
Có ba đường cong đặc tính tải (được sử dụng phổ biến) có sẵn là B, C & D:
Hình 6. Các loại đặc tính tải
Do vậy hãy cẩn trọng nhìn rõ thông số này khi chọn mua MCB. Đối với tải thuần trở (tải chiếu sáng bình thường) nó là đường đặc tính B. Đối với tải có cảm(như bơm, động cơ…) nó là đường đặc tính C và đối với tải có cảm kháng cao hoặc tải có tính dung kháng nó là đường đặc tính loại D.
Chữ số tiếp là hiển thị dòng điện định mức của MCB, đơn vị là Ampe. Hình trên chỉ số nó là 60A. Dòng định mức của MCB rất quan trọng và nó cần tính chính xác.
Hình 7. Bảng chọn dòng ngắn mạch của iC60
Đường cong đặc tính tải kiểu iC60N/H/L dựa vào tiêu chuẩn IEC 60947-2(tiêu chuẩn thiết bị dành cho nhà máy). Nhiệt độ tham chiếu của đường cong là 50(oC). Khi chọn thiết bị, ta xem dòng sự cố tối đa bao nhiêu lần định mức để ta có thể dựa vào bảng số liệu chọn thiết bị cho chính xác.
Hình 8. Đường cong đặc tính của MCB
Hình 9. So sánh giữa MCB và MCCB.
Đều là các khí cụ điện dùng trong đóng cách các mạch điện. Có một số nguyên tắc hoạt động chung như chống quá tải, chống ngắn mạch, chống dòng rò… Tính an toàn và cách điện đạt tiêu chuẩn IEC947 quốc tế.
|
MCB |
MCCB |
|
MCB (Miniature Circuit Breaker): Áp tô mát loại nhỏ. Đây là dạng CB thu gọn (CB Tép) chủ yếu dùng trong gia dụng, mạch điều khiển. |
MCCB (Moulded case circuit breakers): Áp tô mát kiểu khối. Đây là dạng CB tiêu chuẩn (CB Khối) chủ yếu dùng trong công nghiệp, mạch động lực. |
|
MCB: dòng điện không vượt quá 100A, điện áp dưới 100V. |
MCCB: dòng điện có thể lên tới 1.000A, điện áp dưới 1.000V. |
|
Không điều chỉnh được dòng Ir. |
Có thể điều chỉnh được dòng Ir. |
|
Dòng định mức tối đa là 125A. |
Dòng định mức tối đa là 1600A. |
|
Dòng cắt ngắn mạch tối đa thiết bị là 25kA. |
Dòng cắt ngắn mạch tối đa thiết bị là 150kA. |
|
Không có khả năng mở rộng, kết nối thiết bị khác. |
Có khả năng mở rộng, kết nối thiết bị khác. |
|
Ứng dụng: Điện dân dụng, 1 số tủ điện phân phối ánh sáng, ổ cắm… |
Ứng dụng: Trong điện công nghiệp, các tủ điện tổng, các nhà máy xí nghiệp lớn… |
Có nhiều cách lựa chọn MCB, MCCB. Tuy nhiên, dù cách nào thì chúng cũng phải thỏa mãn điều kiện sau:
lb n z và lscb > lsc
Trong đó:
Ví dụ: Tính chọn MCB cho mạch khởi động trực tiếp động cơ 3 pha có công suất 7,5 kW. Biết điện áp 380/400V. Có hệ số công suất là 0,8. Thiết bị của hãng Schneider.
Dòng điện định mức của động cơ là:
Ta sẽ chọn dòng thiết bị của MCB vào khoảng (1 – 1,4).Iđm.
⇒ Dòng điện định mức của MCB cần chọn:
Imcb = 1,2.14,24 = 17,09A. Ta tra bảng chọn dòng điện lớn hơn 17,09A ta sẽ chọn 20A với mã MCB là A9F93320.
Hình 10. Chọn MCB loại A9F93320
MCB ngày càng được sử dụng rất phổ biến ở các công trình công nghiệp lẫn công trình dân dụng. MCB được lắp đặt ở gia đình, công trình lớn: khách sạn, nhà hàng và các căn hộ chung cư…giúp bảo vệ an toàn cho người sử dụng.
MCCB là khí cụ điện đóng cắt và bảo vệ quá tải trong mạng điện công nghiệp, dân dụng. Được đóng hộp thành dạng khối, với dải công suất rộng từ vài trăm đến hàng ngàn ampe.
Thiết bị này được lắp trong các tủ điều khiển, tủ phân phối tổng, hoặc nơi đầu tổng mạng điện của nhà máy.
Hình 1. Moulded Case Circuit Breaker.
MCCB (Moulded case circuit breaker): là khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện trong điều kiện bình thường ở dạng khối, bảo vệ quá tải hay ngắn mạch của mạch điện khi có sự cố xảy ra.
Sau đây ta đi phân tích nguyên lý bảo vệ của MCCB.
Hình 2. Bảo vệ quá tải của MCCB.
Hình 3. Bảo vệ ngắn mạch của MCCB.
Với bảo vệ quá tải và ngắn mạch, mạch điện sẽ làm việc ổn định tin cậy, bảo vệ thiết bị và giảm thiểu thiệt hại ở mức thấp nhất có thể.
Nhiều bạn làm kỹ thuật thường thắc mắc các thông số ghi trên MCCB mà không hiểu hết ý nghĩa của chúng, sau đây chúng ta sẽ cùng tìm một một vài thông số quan trọng.
Ví dụ: Trạm 200 kVA tương ứng với 315A, trạm 250 kVA tương ứng với 400A, trạm 315 kVA tương ứng với 500A,…
Ví dụ: Icu = 10kA thì tiếp điểm MCCB sẽ chịu đựng được dòng điện 10kA trong thời gian 1 giây.
Ví dụ: Cùng là hãng LS có hai loai MCCB, loại có Ics = 50%Icu, nhưng cũng có loại Ics = 100%Icu, đó là do công nghệ của từng hãng có thể làm được đến mức độ nào.
Để tiến hành việc bảo vệ quá tải và ngắn mạch ta phải làm như thế nào? Chúng ta sẽ đi vào phân tích cài đặt MCCB để nó có thể làm việc ổn định, tin cậy khi có sự cố quá tải và ngắn mạch.
Hình 4. Cài đặt MCCB bảo vệ quá tải và ngắn mạch.
Ví dụ:
Tại sao ta không dùng luôn MCCB có dòng định mức 1000A?
– Kí hiệu chức năng bởi chữ L.
– Đặc tính bảo vệ quá tải:
– Ta sẽ đi phân tích vùng bảo vệ quá tải từ ví dụ trên:
– Kí hiệu chức năng bởi chữ S.
– Cài đặt dòng cắt ngắn mạch.
– Cài đặt thời gian: Ta có thể cài đặt đặc tính thời gian độc lập hay phụ thuộc tùy theo I2t Off hay On.
Hình 5. Ta có thể cài đặt đặc tính thời gian độc lập hay phụ thuộc tùy theo I2t Off hay On.
– Ở ví dụ trên ta cài đặt Isd = 2000 A, tsd = 0,2 Sec (I2t On) tức khi dòng sự cố đạt 2000A thì thời gian cắt ngắn mạch là 0,2 Sec. Còn nếu ta cài đặt Isd = 3000 A thì theo đường đặc tính phụ thuộc thời gian cắt sẽ nhỏ hơn so với Isd = 2000 A.
– Còn đặc tính thời gian độc lập, thì với mọi dòng Isd thời gian cắt ngắn mạch luôn không đổi.
Aptomat loại lớn, dòng định mức 15A đến 3200A, dòng cắt định mức 7.5kA đến 85kA
Ví dụ:
Hình 6. Từ catalogue ta chọn mã sản phẩm phù hợp cho hệ thống
Hình 7. Lựa chọn MCCB dựa vào số liệu in trên sản phẩm.
Trong đó cần chú ý một số thông số chính sau:
1. Loại thiết bị: kích thước khung và lớp khả năng phá vỡ.
2. Ui: điện áp cách điện định mức.
3. Uimp: xung điện áp định mức chịu được điện áp.
4. Ics: khả năng phá vỡ thực tế.
5. Icu: khả năng chịu đựng dòng điện lớn nhất của tiếp điểm MCCB trong điện áp hoạt động Ue
6. Ue: điện áp hoạt động.
9. Tiêu chuẩn thiết bị.
Ngoài ra còn có một số dòng như MCCB Compact NSX: In từ 16A đến 630A, Icu= 25kA, 36kA, 50kA, 70kA. Tuân theo tiêu chuẩn IEC 60947-2 và MCCB Compact NS: In= 630A đến 3200A, Icu= 50kA, 70kA, 85kA. Tuân theo tiêu chuẩn IEC 60947-2
Hình 8. Một số sản phẩm MCCB Compact NSX
Hình 9. Một số sản phẩm MCCB Compact NS
Để Lựa chọn CB DC chuyên dụng cho điện năng lượng mặt trời chúng ta cần hiểu về quá trình xảy ra với hệ thống khi xảy ra sự cố chạm đất của giàn pin.
Hiện tại trên thị trường phổ biến hai dòng Inverter Transfomer ( có biến áp cách ly ) và Transformerless ( không có biến áp cách ly ) tuy nhiên một số loại được gọi là “tranfomerless” tuy nhiên lại được trang bị có cuộn biến áp cao tần.
Kết nối với hệ thống tiếp địa
Việc Lựa chọn CB DC phụ thuộc vào cách thức hoạt động của sự cố trong hệ thống, điều này có nghĩa là khi có sự cố chậm đất thì CB cần cách ly được sự cố ra khỏi hệ thống.
Với dòng inverter có biến áp cách ly, nếu không nối đất một cực của giàn pin thì khi sự cố chạm đất xảy ra ( dòng nhất thứ ), dòng điện sự cố sẽ không xuất hiện ( do hở mạch ). Chỉ khi cực còn lại của giàn pin chạm đất thì mới xuất hiện dòng sự cố ( dòng nhị thứ ). Do đó để đảm bảo an toàn, mọi hệ thống sử dụng inverter có biến áp cần nối đất một cực của giàn pin ( thường là cực âm để tránh suy giảm PID của tấm pin ). Trong trường hợp này, chỉ có một cực của CB hoạt động để ngắt sự cố.
Inverter transformerless có phía AC nối đất. Do đó khi sự cố chạm đất của giàn pin dòng sự cố sẽ xuất hiện và CB sẽ ngắt sự cố. Trong trường hợp một cực của tấm pin chạm vào phía AC. Lúc này một trong hai cực của CB sẽ hoạt động.
Lưu ý: tuyệt đối không được nối đất một cực của giàn pin. Trong trường hợp sử dụng inverter transformerless.
|
Cấu hình giàn pin |
Loại inverter |
Điện áp cho mỗi cưc của CB DC |
|
Có nối đất một cực của giàn pin. |
Inverter có biến áp cách ly |
1.2 x Voc |
|
Không nối đất một cực của giàn pin. |
Inverter transfomerless |
1.2 x Voc |
|
Nối đất một cực của giàn pin. |
Inverter transfomerless |
Không cho phép |
Dòng điện định mức cho CB In = Isc x 1.25 (A) trong đó Isc là dòng ngắn mạch lớn nhất trên đường dây đặt CB bảo vệ.