Bài giảng Hệ thống truyền động điện - Chương 6: Các nguyên tắc điều khiển logic truyền động điện và các dạng bảo vệ và tín hiệu hóa

ị trí này sẽ tác ñộng lên các công tắc hành trình, 
công tắc hành trình sẽ phát những tín hiệu ñiều khiển hệ thống ñến các trạng thái làm việc 
mới. Ví dụ như ñặt các công tắc cuối cùng ñể hạn chế hành trình bàn máy bào, máy doa, cầu 
trục hoặc là ñặt các công tắc hành trình ñể ñảo chiều, giảm tốc ñộ cho máy bào giường. 
KH
A B
N T
6.2 CÁC DẠNG BẢO VỆ VÀ TÍN HIỆU HÓA 
6.2.1 Ý nghĩa của bảo vệ và tín hiệu hóa 
Trong quá trình vận hành, hệ thống ðKTð Tðð có thể có những tác ñộng ngẫu nhiên 
hoặc chủ quan của nhân viên vận hành dẫn ñến những sự cố hoặc chế ñộ làm việc xấu cho hệ 
thống. Nếu các chế ñộ xấu hoặc sự cố không ñược loại trừ kịp thời thì sẽ dẫn ñến hư hỏng 
máy móc, thiết bị, rối loạn quá trình sản xuất hoặc thậm chí có thể gây những tai nạn nguy 
hiểm cho người. 
Hình 6.6 - ðiều khiển theo 
nguyên tắc hành trình. 
 GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn Tð-ðL _ Khoa ðiện 108 
Vì vậy bảo vệ và tín hiệu hóa trong hệ thống là không thể thiếu ñược. Nó có nhiệm vụ 
loại trừ và ñề phòng các sự cố và chế ñộ làm việc xấu, ñảm bảo vận hành an toàn cho máy 
móc và thiết bị cũng như con người. 
Tác ñộng của bảo vệ và tín hiệu hóa: 
- Ngắt ñiện ñộng cơ và hệ thống khi có sự cố nguy hiểm trực tiếp ñến ñộng cơ và thiết 
bị. Ví dụ khi ngắn mạch, khi ñiện áp giảm thấp quá mức hoặc khi mất bôi trơn, làm mát. 
- Khi quá tải hoặc khi xảy ra chế ñộ làm việc xấu chưa có nguy hiểm trực tiếp ñến máy 
móc thiết bị thì tín hiệu hóa cho nhân viên vận hành biết ñể xử lý. 
- Bảo ñảm khởi ñộng, hãm, ñảo chiều  một cách bình thường, nghĩa là ñảm bảo sao 
cho I < Icp, to < tocp,  
- Ngoài ra có nhiều trường hợp ñể bảo ñảm cho các thiết bị quan trọng hoạt ñộng bình 
thường trong mọi trường hợp, bảo vệ sẽ tác ñộng cắt một số thiết bị ñiện không quan trọng 
lắm khi có sự cố mất ñiện hay ñiện áp giảm thấp tạm thời. 
Các thiết bị bảo vệ phổ biến: 
- Cầu chì: cắt mạch ñiện khi dây chì nóng chảy. 
- Rơle dòng ñiện: Tác ñộng ở dòng ñiện ñã ñặt. 
- Rơle ñiện áp: Tác ñộng ở ñiện áp ñã ñặt. 
- Rơle công suất: Phản ứng với sự thay ñổi trị số và chiều công suất. 
- Rơle nhiệt: Tác ñộng ở nhiệt ñộ phát nóng nhất ñịnh. 
- Áptômat các loại..... 
6.2.2 Các dạng bảo vệ cơ bản 
1. Bảo vệ ngắn mạch 
Tác hại của ngắn mạch: Có thể gây nên hỏng cách ñiện của ñộng cơ và hỏng cách ñiện 
các thiết bị khác của truyền ñộng ñiện. Khi ngắn mạch sẽ gây nên nhiệt ñộ tăng nhanh gây 
cháy hoặc sức từ ñộng tăng mạnh gây tác ñộng không tốt về mặt cơ học. 
Trong hệ thống TððK-Tðð bất kỳ, ngắn mạch một pha hoặc 3 pha ñều nguy hiểm và 
bảo vệ phải tác ñộng cắt nhanh hệ thống ra khỏi nguồn ñiện. 
Bảo vệ ngắn mạch có thể thực hiện bằng: Cầu chì, áptômat hoặc rơle dòng ñiện cực ñại, 
các khâu bảo vệ ngắn mạch bằng bán dẫn ñiện tử. 
* Ví dụ dùng cầu chì và áptômát bảo vệ ngắn mạch: 
K
~
1CC
AT
K
D
M K2CC
~
 GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn Tð-ðL _ Khoa ðiện 109 
- Dòng tác ñộng của cầu chì: Idc = Ikñ.α 
Trong ñó: Idc là dòng tác ñộng của dây chảy ñược chọn. 
 Ikñ là dòng ñiện khởi ñộng của ñộng cơ, phụ tải ñược bảo vệ. 
 α là hệ số xét ñến quán tính nhiệt. 
 α = 2,5 ñối với ñộng cơ khởi ñộng bình thường. 
 α = (1,6 ÷ 2) ñối với ñộng cơ khởi ñộng nặng. 
 Cấm ñặt cầu chì trên dây trung tính, mạch nối ñất, vì nếu ñứt dây cầu chì thì vỏ máy sẽ 
có ñiện áp cao nguy hiểm. Dùng cầu chì bảo vệ ngắn mạch thì ñơn giản, rẻ tiền nhưng tác 
ñộng không chính xác, dòng tác ñộng phụ thuộc vào thời gian, thay thế lâu, không bảo vệ 
ñược chế ñộ làm việc 2 pha. 
- Dòng chỉnh ñịnh của Áptômat: Icñ = (1,2 ÷ 1,3).Ikñ 
Áptômat tác ñộng rồi thì có thể ñóng lại nhanh, cắt ñược dòng lớn, bảo vệ ñược chế ñộ 
làm việc dòng 2 pha (khi bị mất 1 trong 3 pha). 
* Dùng rơle dòng ñiện cực ñại (RM) bảo vệ ngắn mạch phải chỉnh ñịnh dòng tác ñộng 
cho phù hợp với dòng ngắn mạch. Thường ñặt rơle dòng ñiện cực ñại trên 3 pha của ñộng cơ 
không ñồng bộ 3 pha, hoặc ñặt trên một cực ñối với ñộng cơ một chiều. Tiếp ñiểm của RM là 
loại không tự phục hồi. 
K
~
AT
RM
2CC
D
M
K
K RM
~
2. Bảo vệ quá tải dài hạn (bảo vệ nhiệt) 
Quá tải lâu dài vượt trị số cho phép sẽ gây nên phát nóng làm nhiệt ñộ dây quấn máy 
ñiện vượt quá trị số cho phép ñối với cách ñiện của nó, sẽ dẫn ñến cháy máy ñiện. ðể bảo vệ 
máy ñiện có thể dùng loại áptômat chỉnh ñịnh có cơ cấu nhả hỗn hợp hoặc dùng rơle nhiệt. 
Phần tử ñốt nóng của Rơle nhiệt thường mắc trên hai pha của hệ thống ba pha và trên 
một hoặc hai cực của ñộng cơ ñiện một chiều, ở phía sau tiếp ñiểm của côngtăctơ ñường dây 
K. Tiếp ñiểm của nó sẽ cắt mạch cuộn dây côngtăctơ ñường dây khi nó tác ñộng. 
Các tiếp ñiểm của rơle nhiệt (RN) là loại không tự phục hồi, sau khi rơle nhiệt ñã tác 
ñộng thì phải ấn reset bằng tay. Phải chọn rơle nhiệt có ñặc tính phát nóng gần với ñặc tính 
phát nóng của thiết bị, ñộng cơ cần ñược bảo vệ. 
- Dòng ñiện chỉnh ñịnh của rơle nhiệt, áptômat: 
 GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn Tð-ðL _ Khoa ðiện 110 
Icñ = (1,2 ÷ 1,3).Iñm 
Trong ñó Iñm là dòng ñiện ñịnh mức của ñộng cơ, phụ tải. 
~
K
RN
AT
RN
~
2CC
D
K
M K RN
3. Bảo vệ quá tải ngắn hạn xung kích (bảo vệ dòng ñiện cực ñại) 
Những quá tải tạm thời, nhưng dòng ñiện xung kích lớn có thể gây nên lực ñiện ñộng 
lớn làm hư hỏng các bộ phận của máy ñiện như cháy cổ góp hoặc bối dây, làm hỏng các cơ 
cấu cơ khí có liên quan khác. Vì vậy cần phải cắt ñộng cơ ra khỏi lưới. 
Khi phụ tải làm việc trong thời gian ngắn, sự phát nóng của phụ tải không phù hợp với 
ñặc tính của rơle nhiệt, nên rơle nhiệt không tác ñộng kịp. Do vậy, ñể bảo vệ cắt trong trường 
hợp này người ta dùng rơle dòng ñiện cực ñại hay áptômát có cơ cấu cắt nhanh. 
Dòng chỉnh ñịnh của rơle dòng ñiện cực ñại bảo vệ quá tải: 
Icñ.RI = (1,4 ÷ 1,5).Iñm 
Thường dùng một rơle dòng cực ñại bảo vệ ngắn mạch (RM) và 2 rơle dòng cực ñại bảo 
vệ quá tải (RI). Tiếp ñiểm của rơle dòng cực ñại bảo vệ quá tải là loại tự phục hồi. 
K
~
AT
RI
RM
RI
RMKM2CC
D
K
~
RI
RTh
K
RTh
Ngay khi cấp nguồn, RTh có ñiện ñóng tiếp ñiểm của nó lại. Ấn nút khởi ñộng M, cuộn 
dây côngtăctơ K có ñiện, ñóng nguồn cho ñộng cơ và cắt ñiện cuộn dây RTh, tính thời gian 
mở chậm cho tiếp ñiểm RTh. Ban ñầu dòng ñiện trong ñộng cơ lớn nên RI tác ñộng mở tiếp 
ñiểm, tiếp ñiểm của RI ñược duy trì trong thời gian khởi ñộng ñể ñảm bảo cho ñộng cơ khởi 
ñộng ñược. 
 GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn Tð-ðL _ Khoa ðiện 111 
4. Bảo vệ cực tiểu, bảo vệ ñiểm không 
Khi ñiện áp lưới bị mất hoặc giảm thấp dưới trị số cho phép thì phải cắt mối liên hệ giữa 
nguồn ñiện và ñộng cơ. 
ðể tránh ñộng cơ tự khởi ñộng khi ñiện áp lưới phục hồi người ta dùng bảo vệ cực tiểu 
và bảo vệ ñiểm không. Bảo vệ này ñược thực hiện bằng rơle ñiện áp thấp kiểu ñiện từ. Cuộn 
dây của rơle ñược mắc vào ñiện áp lưới, còn tiếp ñiểm của nó ñóng nguồn cung cấp cho mạch 
ñiều khiển ñộng cơ. 
5. Bảo vệ mất từ trường 
Khi ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập ñang làm việc, nếu dòng kích từ giảm nhỏ 
quá trị số cho phép thì tốc ñộ ñộng cơ có thể tăng lên quá mức, dẫn ñến làm hư hỏng ñộng cơ 
và thiết bị cơ ñiện khác. 
ðể tránh các sự cố khi giảm hoặc mất từ trường cần phải có bảo vệ cắt mạch phần ứng 
khỏi nguồn cung cấp. Thường sử dụng rơle dòng ñiện, rơle ñiện áp ñể bảo vệ thiếu và mất từ 
trường. 
Mạch ví dụ dùng rơle dòng ñiện, rơle ñiện áp ñể bảo vệ thiếu và mất từ trường: 
®
1CC K
RN
K
RTT CK®
RN
RTT
RA2CC
KC1
KC2
K
+ -
RA
1 
(T)
2 
(P)
Nguyên lý bảo vệ: Khi ñủ ñiện áp thì rơle bảo vệ thiếu từ trường RTT sẽ ñóng kín tiếp 
ñiểm của nó, bộ khống chế KC ở vị trí giữa nên tiếp ñiểm KC1 kín, rơle RA tác ñộng. 
Khi quay bộ khống chế KC sang vị trí 1(T) bên trái thì cho phép ñộng cơ làm việc. Khi 
ñiện áp sụt xuống quá giá trị cho phép, hoặc dòng kích từ giảm thấp ñến giá trị: Ikt.ð = Inh.RTT, 
với Inh.RTT ≤ Ikt.min.cp, nên RTT nhả làm K mất ñiện, loại ñộng cơ ra khỏi lưới ñể bảo vệ ñộng 
cơ. 
6. Các khâu liên ñộng làm chức năng bảo vệ 
Trong các hệ thống ðKTð-Tðð sử dụng các khâu liên ñộng về cơ khí, về ñiện ñể: 
- ðảm bảo sự làm việc an toàn cho các thiết bị. 
- Bảo ñảm một trình tự tác ñộng nghiêm ngặt giữa các thiết bị trong hệ thống tránh thao 
tác nhầm. 
Các thiết bị bảo vệ liên ñộng bằng cơ khí như: Các nút ấn kép, các công tắc hành trình 
kép,  Và các phần tử bảo vệ liên ñộng ñiện như: Các tiếp ñiểm khóa chéo của các 
côngtăctơ, rơle, làm việc ở các chế ñộ khác nhau. 
 GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn Tð-ðL _ Khoa ðiện 112 
T
~
AT
N
®
2CC
~
T
MT
D
MN
N
N
T
T
N
MN
MT
6.2.3 Tín hiệu hóa trong hệ thống ðKTð - Tðð 
ðể ñảm bảo an toàn cho sự làm việc của hệ thống, thuận tiện kiểm tra xem xét cho nhân 
viên vận hành và xử lý kịp thời những chế ñộ làm việc xấu hoặc những sự cố xảy ra trong hệ 
thống ..., vấn ñề tín hiệu hóa rất cần thiết, có thể coi như những biện pháp bảo vệ hỗ trợ với hệ 
thống bảo vệ ñã nêu trên. 
Trong hệ thống ðKTð - Tðð có thể bố trí những dạng tín hiệu: 
1. Tín hiệu chỉ thị có ñiện hay không có ñiện các nguồn cung cấp ñộng lực, ñiều khiển. 
2. Tín hiệu về trạng thái làm việc hay nghỉ (ñóng hay mở) của các thiết bị ñiện quan 
trọng trong hệ thống. 
3. Tín hiệu dự báo chuẩn bị làm việc của những thiết bị nào ñó. 
4. Tín hiệu dự báo và cấp báo tình trạng làm việc xấu hoặc sự cố. Hình thức báo tín hiệu 
có thể là ánh sáng ñèn các màu, hoặc chuông, còi. 
Khi các thiết bị chấp hành của hệ thống ñể rải rác và ñược ñiều khiển tập trung từ xa thì 
phải ñặc biệt chú ý ñến sự ñầy ñủ của các tín hiệu về: 
- Báo chuẩn bị làm việc. 
- Tín hiệu về trạng thái làm việc hay nghỉ, các tín hiệu kiểm tra ño lường ñể ñánh giá 
chất lượng hoạt ñộng của máy móc, thiết bị. 
- Tín hiệu về sự cố, sửa chữa... nhằm mục ñích ñảm bảo an toàn thiết bị và người, ñề 
phòng những sơ suất không ăn khớp giữa người ñiều khiển trung tâm và những nhân viên vận 
hành, sửa chữa, bảo dưỡng khác. 
Cần phải phân biệt giữa tín hiệu báo chuẩn bị làm việc với tín hiệu sự cố. Thông thường 
tín hiệu chuông ñiện reo hồi dài là ñể dành riêng cho cấp báo sự cố xảy ra.