Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 61
Nguồn điện xoay chiều ba pha cấp điện cho động cơ không đồng bộ ba
pha có thể xảy ra hiện tợng mất thứ tự pha và mất pha.
+ Hiện tợng mất thứ tự pha
Khi động cơ đang làm việc bình thờng mà xảy ra mất thứ tự pha thì
động cơ sẽ đảo chiều quay, quay theo chiều ngợc lại.
Trong thực tế thì hiện tợng mất thứ tự pha có thể xảy ra vô tình hay
hữu ý. Vô tình là do công nhân kĩ thuật thao tác nhầm khi nối nguồn cấp cho
động cơ, hoặc thứ tự hai trong ba pha của nguồn bị nối sai. Hữu ý là do chủ ý
của ngời vận hành muốn thay đổi hai trong ba pha để động cơ quay theo
chiều ngợc lại.
Hiện tợng mất thứ tự pha có thể khống chế bằng tay hay tự động nhờ
hệ thống khởi động từ điều khiển động cơ quay theo chiều phù hợp với yêu
cầu công nghệ.
+ Hiện tợng mất pha
Khi xảy ra hiện tợng này thì động cơ vẫn quay theo chiều cũ. Khi mất
một hoặc hai pha trong ba pha thì động cơ vẫn quay nhng lúc này chế độ làm
việc của động cơ tơng tự nh chế độ làm việc không có nguồn đối xứng.
Nhng trong trờng hợp mất pha động cơ làm việc nặng nề hơn nhiều, có hiện
tợng nóng phát nhiệt, tiếng kêu khác thờng do từ trờng quay của một hoặc
hai pha trong ba pha dây quấn stato của động cơ.
Chơng 4
một số phơng pháp bảo vệ động cơ ba pha
4.1 bảo vệ ngắn mạch
Ngắn mạch là hiện tợng các pha chập nhau (đối với mạng trung tính
cách điện với đất) hoặc là hiện tợng các pha chập nhau và chạm đất (đối với
mạng trung tính trực tiếp nối đât). Nói cách khác đó là hiện tợng bị nối tắt
qua một tổng trở rất nhỏ có thể xem nh bằng không. Khi ngắn mạch tổng trở


3

2
L K 1
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 63

0 I
đm
I
gh
I(A)
Hình 4.1: Đặc tính A- s của dây chảy
Đặc tính này còn gọi là đặc tính thời gian- dòng điện A- s (đờng 1
hình 1). Dòng điện qua dây chảy càng lớn, thời gian chảy đứt càng nhỏ.
Để cầu chảy bảo vệ đợc đối tợng cần bảo vệ với một dòng điện nào
đó trong mạch, dây chảy phải đứt trớc khi đối tợng bị phá huỷ. Nói cách
khác , đờng đặc tính A- s của dây chảy phải nằm dới đặc tính của đối tợng
cần bảo vệ (đờng 2 hình 1).
Thực tế thì dây chảy thờng có đặc tính nh đờng 3. Nh vậy trong
miền qua tải lớn (K
), đờng 3 thấp hơn đờng 2: cầu chảy bảo vệ đợc đối
tợng. Trong miền quá tải nhỏ (đoạn LK), cầu chảy không bảo vệ đợc đối
tợng. Trờng hợp này, dòng quá tải nhỏ, sự phát nóng của dây chảy toả ra
môi trờng xung quanh là chủ yếu nên không đủ làm chảy dây.
Trị số dòng điện mà dây chảy bị chảy đứt đợc gọi là dòng điện giới
hạn. Rõ ràng cần có I

nguyên lý Hình 4.3 của áp tô mát 3 cực có bộ phận cắt qúa tải, ngắn mạch và
điện áp thấp.

Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý của ap tô mát ba pha
Khi nguồn hoạt động bình thờng áp tô mát đang ở vị trí đóng, cần 5 có
móc cài chặt với móc của cần 15 nhờ lực kéo xuống phía dới của lò xo 14.
Khi quá tải, ngắn mạch thì dòng điện trong mạch áp tô mát tăng lên làm lực
hút của cuộn dây điện từ 10 hoặc 12. Khi lực hút này thắng lực kéo của lò xo
11 hoặc 13

thì cán 4 bị hút vào lõi thép của cuộn dây, lúc này vấu 3 sẽ đập vào
cần 5, làm cần 5 nâng lên phía trên, thả tự do cho cần 15, dới tác dụng của
các lò xo các tiếp điểm của áp tô mát làm cắt mạch.
Nếu điện áp trong mạch cuộn dây 9 bị giảm thấp quá mức quy định
hoặc mất điện thì áp tô mát cũng cắt mạch và cuộn dây 9 mất lực hút làm thả
cần 7 và dới tác dụng của lò xo 8 và vấu 6 đập vào cần 5 làm nhả chốt cần
15. Trong mạch cuộn dây điện áp thấp 9 có mắc nối tiếp một tiếp điểm phụ
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 65
thờng mở 17 và điện trở phụ 16 để cắt từ xa những áp tô mát không có bộ
phận bảo vệ quá tải.
áp tô mát có thể đóng băng tay nhờ cơ cấu tay đòn hoặc từ xa nhờ cơ
cấu điện từ. Dù là cơ cấu truyền động nào cũng có khả năng cắt áp tô mát cả ở
thời điểm đang đóng, nhờ đó mà áp tô mát bảo vệ động cơ một cách chắc chắn
và an toàn cho ngời vận hành khi đang thao tác.
Tuy nhiên ta thấy các phơng pháp bảo vệ động cơ bằng cầu chì và áp
tô mát chỉ bảo vệ đợc cho động cơ trong một số trờng hợp nhất định.
Ta thử tởng tợng xem giả sử nh bây giờ một dây truyền trộn xi

Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 67
4.3.2 Nguyên lý hoạt động
+ Mạch bảo vệ gồm:
Các tụ C
0
tạo thành bộ lọc thứ tự không.
Biến áp BA1 và cầu chỉnh lu CL1 tạo thành nguồn nuôi.
Các tụ C
0
tạo thành bộ lọc áp thứ tự không.
Biến áp BA1 và cầu chỉnh lu CL1 tạo thành nguồn nuôi.
Các biến áp BA2
ữ BA5 và cầu chỉnh lu CL2 ữ CL5 tạo ra điện áp
điều khiển một chiều.
C
1
ữ C
8
là các tụ lọc
R
5

D
8
bảo vệ mạch rơle trong quá trình đóng mở.
Bộ lọc áp thứ tự không:
Dùng để xác định thành phần thứ tự không xuất hiện khi ngắn mạch
một pha hoặc hai pha với đất, đứt một pha, hai pha hoặc các chế độ không đối
xứng của mạng điện.
Thành phần điện áp thứ tự không trong hệ thống ba pha đối xứng:

.

0
1
()
3
ABC
UUUU=++
(4- 1)
Hệ số biến đổi của bộ lọc bằng 1:
K= U
ra
/U
0
= 1 Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 68

ABC
UUU
+
+= từ đây U
0
= 0
Khi mất đối xứng (pha C) U
0
=
1
3
(

A
B
UU+
) (4-2)
Từ hình 4.5b ta thấy điểm trung tính của bộ lọc lệch đi ở vị trí O

là
điểm giữa của U
AB
. Khi đó điện áp của bộ lọc so với điểm trung tính làm việc
là:

'

ra oo
UU
=

2
, U
BE
= 0 đèn T
2
bị khoá.
Điện áp qua BA3 bằng 5,5V, qua chiết áp R
5
vào cực không đảo của
KTT2 là U
a2
= 2,7V < 3V = U
C
và làm cho điện áp ra bão hoà âm. Chiết áp R
6

đã đợc điều chỉnh phân áp cho cực đảo của KTT3 là U
a3
=3,5V>3V=U
c
do đó
U
r3
cũng bão hòa âm. Các điốt D
2
, D
3
ngăn điện áp âm đặt lên cực B của đèn
T3, T4. ở trạng thái này U
BE

khóa nên rơle không có dòng chạy
qua làm cho tiếp điểm thờng đóng nhả ra, tải đợc ngắt ra khỏi lới.
Khi mất 2 pha lúc này điện áp đầu ra của bộ lọc thứ tự không là 220V. Điện
áp điều khiển đặt lên cực không đảo U
a1
=7V > 3V =U
c
. Nguyên lý chấp hành
tiếp theo của mạch tơng tự nh trong trờng hợp mất một pha.
- Chế độ quá áp và thấp áp
Ta biết rằng trong mạng điện nông nghiệp điện áp cung cấp cho các hộ
tiêu thụ điện cho phép thay đổi trong khoảng
10% điện áp định mức.
Với U
đm
= 220 V thì U
maxcp
240 V và U
mincp
198 V
Vì thế trong phần này, ngời ta chọn điện áp cao và thấp để làm cơ sở
cho việc tính toán mạch bảo vệ:
U
max
240 V và U
mincp
198V
Khoảng điện áp cho phép này còn đợc mở rộng tuỳ thuộc vào yêu cầu
và các tính chất của thiết bị cần đợc bảo vệ nhờ các biến trở.
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46

hợp mất pha.
ở sơ đồ nối thiết bị với động cơ. Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ nh sau:
ở thời điểm ban đầu các công tắc đều ở vị trí mở. Ta đóng cầu dao CD,
sau đó đóng tiếp các công tắc CT1, CT2, CT3, các đèn ở trong mạch sẽ sáng.
Rơle RL có điện đóng tiếp điểm thờng mở của nó là RL. Lúc này công tắc
CT4 vẫn mở, khởi động từ hở mạch làm cho tiếp điểm K trên mạch động cơ ở
trạng thái mở. Động cơ cha có điện.
Khi đóng công tắc CT4 khởi động từ có điện, đóng các tiếp điểm K, nối
kín mạch cho động cơ. Động cơ hoạt động ở trạng thái bình thờng.
Khi xảy ra sự cố nh mất pha, thấp áp hoặc quá áp thì rơle RL sẽ tác
động làm mở tiếp điểm RL, Khởi động từ mất điện sẽ làm nhả các tiếp điểm
K. Đồng thời động cơ đợc ngắt khỏi lới điện, đảm bảo an toàn cho toàn bộ
dây truyền sản xuất cũng nh động cơ.
Ta thấy rằng mạch bảo vệ động cơ này có hạn chế đó là khó điều khiển
các biến trở một cách chính xác sau một thời gian mạch hoạt động. Trong
mạch vẫn còn sử dụng một số tiếp điểm bằng rơ le, điều này có hạn chế khi
mạch bảo vệ phải đặt trong môi trờng có độ cháy nổ cao. Hơn nữa trong một
số trờng hợp mạch hoạt động không chính xác. Vì vậy chúng tôi xin giới
thiệu mạch bảo vệ động cơ dùng bán dẫn công suất.