Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề: Vẽ và thiết kế trên máy tính - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

(NB) Giáo trình Điện kỹ thuật cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm cơ bản về mạch điện; Từ trường – Các hiện tượng cảm ứng điện từ; Mạch điện xoay chiều hình sin 1 pha; Mạch điện xoay chiều 3 pha; Đo lường điện; Máy biến áp; Máy điện không đồng bộ;... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 2 dưới đây.

Chương Đo lường điện 5.1 Khái niệm 5.1.1 Khái niệm đo lường Đo lường trình đánh giá, định lượng đại lượng cần đo với đơn vị đại lượng đo Để đo đại lượng đó, ta cần có phương tiện kỹ thuật mẫu đo dụng cụ đo Mẫu đo dùng để tạo đại lượng vật lý có trị số cho trước điện trở, điện cảm, điện dung mẫu pin mẫu… Dụng cụ đo dùng để cơng tín hiệu q trình đo thành dạng theo dõi điều chỉnh 5.1.2 Các cấu đo thông dụng 5.1.2.1 Cơ cấu đo từ điện * Cấu tạo Cơ cấu gồm cuộn dây phần động (1) có tiết diện nhỏ quấn quanh khung nhơm (có thể khơng có khung nhơm) chuyển động lịng nam châm vĩnh cửu N-S có từ cảm cao (2) Ngồi cịn có lị xo phản, trục kim thị (hình 5.1) Hình 5.1 * Nguyên lý làm việc Cho dòng điện cần đo I qua lò xo phản vào cuộn dây phần động, dịng điện nằm từ trường nam châm N-S nên chịu tác dụng lực điện từ sinh mô men quay là: Mq = WblID = Kd.I (5-1) 63 Trong đó: W: Số vịng dây phần động B: Cường độ từ cảm l: Chiều dài tác dụng khung dây phần động D: Chiều rộng khung Ta nhận thấy mô men quay tỷ lệ bậc với dòng điện cần đo Ở vị trí cân mơ men quay mơ men cản: Kd.I = K.α (5-2) Góc quay phần động: α  S Kq I  S.I K BIlD K Là độ nhạy dụng cụ * Đặc điểm dụng cụ đo Vì góc quay α tỷ lệ bậc với dòng điện nên dụng cụ dòng điện chiều thang đo chia Để đo dịng điện xoay chiều cần có phận chỉnh lưu dịng điện xoay chiều chiều Dụng cụ có độ nhạy cao từ trường nam châm vĩnh cửu mạnh Độ xác cao, chịu ảnh hưởng từ trường ngồi, tiêu thụ lượng Khả q tải cuộn dây phần động có tiết diện bé 5.1.2.2 Cơ cấu đo điện từ Cơ cấu đo điện từ ứng dụng lực hút nam châm điện Hình 5.2 vẽ cấu tạo cấu đo điện từ kiểu dây dẹt Phần cấu đo nam châm điện có cuộn dây tĩnh thép phần ứng Lá thép gắn vào trục quay có mang kim Ngồi hình cịn vẽ pitton xilanh phận ơn định (dập tắt dao động kim) Hình 5.2 Cấu tạo cấu đo điện từ kiểu cuộn dây dẹt 64 Khi có dịng điện I vào cuộn dây 5, cuộn dây hút thép vào lịng cuộn dây, lực hút tỷ lệ với bình phương cường độ từ cảm B Giả sử thép khơng bão hịa, B tỉ lệ với H, mà H lại tỷ lệ với I, nên kết lực hút mô men lực hút tỷ lệ với bình phương dịng điện: M = k1I2 (5-3) Mơ men làm kim quay góc α, làm lị xo biến dạng, sinh mô men đối kháng Mđk = Dα Khi kim cân bằng, ta có: Dα = k1I2 Và: α k1 I  k 2I2 D Góc quay tỷ lệ với bình phương dịng điện, nên từ góc quay α ta đọc trị số dịng điện mặt thang đo Cơ cấu điện từ chế tạo thành ampe kế vôn kế đo mạch điện xoay chiều 5.1.2.3 Cơ cấu cảm ứng * Cấu tạo Hình 5.3 Cơ cấu thị cảm ứng Cuộn dây; Cuộn dây; Cơ cấu cản dịu ; Đĩa nhôm trục quay * Nguyên lý làm việc Khi cho dòng điện i1 vào cuộn dây cuộn dây tạo từ thơng Φ1 xun qua đĩa nhơm, dịng điện i2 vào cuộn dây tạo từ thông Φ2 xuyên qua đĩa nhôm Từ thông cảm ứng đĩa nhôm s.đ.đ e1 chậm pha Φ1 góc л/2 Hình 5.4 Đồ thị véc tơ Từ thông Φ2 cảm ứng đĩa nhơm s.đ.đ e2 chậm pha Φ2 góc л/2 65 Vì đĩa nhơm coi nhiều vòng dây đặt sát nhau, E 1, E2 tạo địa nhơm dịng điện xốy iX1 iX2 chậm pha so với e1 e2 góc α1 α2 ngồi điện trở cịn có thành phần cảm ứng, nhiên thành phần cảm ứng nhỏ nên ta giả thiết góc α1 α2 ≈ Do có tương hỗ từ thơng Φ1,Φ2 với dòng điện iX1 iX2 mà sinh lực F1 F2 mômen tương ứng làm quay đĩa nhôm Ta xét mômen thành phần sau: M11 mômen sinh Φ1 tác động lên iX1 M12 mômen sinh Φ1 tác động lên iX2 M21 mômen sinh Φ2 tác động lên iX1 M22 mômen sinh Φ2 tác động lên iX2 Giá trị tức thời mômen quay M1t tác động tương hỗ Φ1 dòng tức thời iX1 là: M1t = CΦ1iX1 với C hệ số tỷ lệ Giả sử: Φ1 = Φ1msinωt iX1 = iX1m sin(ωt-  ) Với  góc lệch pha Φ1 iX1, ta có: Mlt = CΦ1mIxlmsinωtsin(ωt -  ) Vì phần động có qn tính ta có mơmen đại lượng trung bình 1T 1T M   M1t dt   Cφ1m I x1m sinωinωtsit  γ)dt T0 T0 chu kỳ T: (5-5)  Cφ1I x1 cosγ Ta xét mô men M11 = C11Φ1Ixl cos(Φ1, Ixl) = C11Φ1Ixl cos(л/2) = M12 = C12Φ1Ix2 cos(Φ1, Ix2) = C12Φ1Ix2 cos(л/2+  ) = - C12Φ1Ix2sin  M22 = C22Φ2Ix2 cos(Φ2, Ix2) = C22Φ2Ix2 cos(л/2) = Như mômen quay tổng mômen thành phần: Mq = M12 + M21 M12 M21 có dấu ngược mômen tổng kéo đĩa nhơm phía nhất: Mq = - M12 + M21 = C12Φ1Ix2 sinφ + C21Φ2Ix1 sinφ Nếu dòng điện tạo Φ1 Φ2 hình sin đĩa nhơm đồng (chỉ có điện trở thuần) dịng điện xốy IX1 IX2 tỷ lệ với tần số từ thơng sinh nó, tức là: Ix1 = C3f Φ1Ix2 = C4f Φ2 66 Do vậy: Với Mq = C12Φ1C4f Φ2 sinφ + C21Φ2C3fΦ1sinφ =(C12C4+C21C3)fΦ1Φ2sinφ = Cf Φ1 Φ2sinφ (5-6) C = C12C4 + C21C3 số cấu thị cảm ứng * Đặc điểm ứng dụng Điều kiện để có mơmen quay phải có hai từ trường, mơmen quay cực đại sinφ = 1, có nghĩa góc lệch pha hai từ thơng Φ1 Φ2 л/2 Cơ cấu phụ thuộc tần số, độ xác thấp làm việc dịng điện xốy đĩa nhôm gây tổn hao công suất Cơ cấu ứng dụng chủ yếu để chế tạo công tơ đo lượng tác dụng phản kháng lưới điện xoay chiều 5.2 Đo dòng điện – điện áp 5.2.1 Đo dòng điện 5.2.1.1 Phương pháp mắc Dụng cụ đo dòng ampe kế, ký hiệu: A Cách mắc: Mắc nối tiếp với tải cần đo (hình 5.5) Khi mắc vào mạch, điện trở tương đương mạch tăng lượng điện trở ampe kế Ra gây sai số Để đảm bảo xác, điện trở ampe kế phải nhỏ, đo ampe kế tiêu thụ công suất: Pa = I2Ra I A U T ải Hình 5.5 Do để giảm tổn hao, nội trở ampe kế phải nhỏ Giới hạn đo lớn nội trở ampe kế phải nhỏ Các cấu đo điện từ, từ điện, điện động dùng làm ampe kế 5.2.1.2 Mở rộng giới hạn thang đo Mở rộng thang đo: Khi dòng điện cần đo vượt giới hạn cấu đo, người ta phải mở rộng cỡ đo cho ampe kế cách mắc điện trở song song cấu gọi “sun” (hình 5.6) R Ta có biểu thức: I I I I CC S R  RS  C n RS n: bội số sun, cho biết mắc sun cỡ đo ampe kế mở rộng lần so với chưa mắc sun, tức I = n.ICC 67 S Hình 5.6 CC R CC I Suy điện trở sun là: RS  R CC n 1 Ngồi với dịng điện xoay chiều, người ta dùng máy biến dòng để mở rộng thang đo 5.2.2 Đo điện áp 5.2.2.1 Phương pháp mắc Dụng cụ đo dịng vơn kế, ký hiệu: V Cách mắc: Mắc song song với tải (hình 5.7) Theo hình vẽ ta có: Ir  U RV U Gây sai số đo, để đảm bảo xác IV, phải nhỏ so với dòng tải tức RV phải lớn Mặt khác, PV = U2/Rv phải lớn cỡ đo I V T V ải Hình 5.7 vơn kế lớn, điện trở phải lớn Người ta sử dụng cấu đo từ điện, điện từ, điện động để ché tạo vôn kế 5.2.2.2 Mở rộng giới hạn thang đo Mở rộng thang đo: Để mở rộng thang đo người ta dùng điện trở phụ mắc nối tiếp với cấu cần đo ( hình 5.8) Ta có: U R P  R CC R   1 P  m U CC R CC R CC m: hệ số mở rộng vơn kế, cho biết cỡ đo vôn kế mở rộng lần so với chưa mắc điện trở phụ: RP = (m-1)RCC Hình 5.8 Khi cần đo điện áp xoay chiều lớn, người ta dùng máy biến điện áp 5.3 Đo điện trở 5.3.1 Phương pháp Volt – Ampere Với phương pháp ta có hai cách mắc hình 5.9 a,b U  R x  R a , Ra lớn ảnh hưởng đến độ R xác, sơ đồ dùng đo điện trở lớn trung bình Ở hình 5.9a, ta có 68 Ở hình 5.9b, ta có RV U dùng để đo điện trở nhỏ  Rx  Rx Rx R Rx  RV 1 RV A A R V R V x x a) b) r Hình 5.9 5.3.2 Đồng hồ vạn Đồng hồ vạn ( VOM ) thiết bị đo thông dụng, đồng hồ vạn có chức đo điện trở, đo điện áp DC, đo điện áp AC đo dòng điện Ưu điểm đồng hồ đo nhanh, kiểm tra nhiều loại linh kiện, thấy phóng nạp tụ điện , nhiên đồng hồ có hạn chế độ xác có trở kháng thấp khoảng 20K/Vol vây đo vào mạch cho dòng thấp chúng bị sụt áp * Để sử dụng thang đo đồng hồ phải lắp Pin tiểu 1,5V bên trong, để sử dụng thang đo 1KΩ 10KΩ ta phải lắp Pin 9V Đo điện trở Hình 5.10: Đo kiểm tra điện trở đồng hồ vạn Để đo tri số điện trở ta thực theo bước sau : - Bước 1: Để thang đồng hồ thang đo trở, điện trở nhỏ để thang x1 ohm x10 ohm, điện trở lớn để thang x1KΩ 10KΩ => sau chập hai que đo chỉnh triết áp để kim đồng hồ báo vị trí Ω 69 - Bước 2: Chuẩn bị đo - Bước 3: Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số thang đo, Giá trị đo số thang đo X thang đo Ví dụ : để thang x 100 Ω số báo 27 giá trị = 100 x 27 = 2700Ω = 2,7 KΩ - Bước 4: Nếu ta để thang đo cao kim lên chút, đọc trị số khơng xác - Bước 5: Nếu ta để thang đo thấp, kim lên nhiều, đọc trị số khơng xác - Khi đo điện trở ta chọn thang đo cho kim báo gần vị trí vạch số cho độ xác cao 5.4 Đo điện – đo công suất 5.4.1 Đo điện 5.4.1.1 Công tơ pha * Cấu tạo Cấu tạo công tơ pha Hình5.11 gồm hai nam châm điện A B Hình 5.11 Cấu tạo cơng tơ pha Nam châm điện A gọi cuộn dòng, thường quấn dây có kích thước lớn, vịng cho dòng phụ tải trực tiếp chạy qua nối với thứ cấp máy biến dòng điện Nam châm điện B gọi cuộn áp, thường quấn dây có kích thước nhỏ, nhiều vịng, đặt trực tiếp lên điện áp lưới nối với thứ cấp biến điện áp đo lường 70 Đĩa nhôm Đ kẹp cứng trục quay, ngồi cịn nam châm vĩnh cửu M, dẫn từ G hệ thống cấu đếm * Nguyên lý làm việc Xét cuộn dịng có dịng điện xoay chiều i chạy qua xuất từ thông Φi xuyên qua đĩa nhôm hai lần, đặt điện áp xoay chiều u lên cuộn áp tạo dòng điện iu chậm pha so với điện áp góc 90o Dịng iu sinh từ thông Φu Từ thông Φu gồm hai thành phần: + Φup khép mạch qua mạch từ cuộn áp gọi từ thông phụ; + Φuc xuyên qua đĩa nhôm gọi từ thông làm việc Φi Φuc cảm ứng đĩa nhôm dịng điện xốy Theo ngun lý cấu thị cảm ứng, đĩa nhôm chịu tác dụng mômen quay xác định: Mq  KfφiφUCsinψ (5-7) Với ψ góc lệch pha hai từ thơng Φi Φuc Ta coi mạch từ chưa bão hoà, nên từ thông Φi tỷ lệ với I: Φi = c1.I với c1 = const Ta coi tần số không đổi nên Φuc tỷ lệ với U: Φuc = c2.U với c2 = const Vậy mơmen quay tính: Mq  Kfc1c2UIsinψ  K1UIsinψ (5-8) Với K1 = Kfc = 1c2 Ta xét hai trường hợp: Trường hợp lý tưởng Coi từ thơng trùng pha với dịng điện kích thích tương ứng, ta có đồ thị véc tơ Hình 5.12 Hình 5.12 Đồ thị véc tơ trường hợp lý tưởng 71    Từ đồ thị véc tơ ta thấy:  nên sin  cos Với  góc lệch pha dịng điện điện áp tải Vậy: Mq  K1UIsinψ  K1UIcos  K1P (5-9) Trường hợp thực tế Các từ thông chậm pha so với dịng điện kích thích tương ứng góc (tuy nhỏ) Ta có đồ thị véc tơ Hình 5.13 Hình 5.13 Đồ thị véc tơ trường hợp thực tế Ta xét góc:       I Với α1 góc lệch pha dịng điện Φ1 I Vậy:    I     Ta mong muốn:    Vậy:  I   (xét hiệu chỉnh công tơ) Do ta phải điều chỉnh góc αI cho thoả mãn điều kiện Khi có mơmen quay đĩa nhôm gia tốc tới tốc độ lớn khơng có cản lại, người ta đặt nam châm vĩnh cửu M để tạo mômen hãm Khi đĩa nhôm quay cắt ngang từ trường nam châm vĩnh cửu, đĩa nhơm xuất dịng điện xốy, dịng điện lại tác dụng với từ trường nam châm vĩnh cửu tạo mômen hãm E dα M  K φM I  K φM C  K C h R dt d (5-10) Đĩa nhôm quay tốc độ ổn định cân hai mơmen, ta có: K1P  K3 dα  K1Pdt  K3dα dt 72 (5-11) Đặc tính A – S cầu chì theo lý thuyết Đặc tính A – S đối tượng cần bảo vệ Đặc tính A – S thực tế cầu chì Hình 9.5 Từ hình 9.5 ta rút số nhận xét : - Vùng A: vùng q tải nhỏ, cầu chì khơng bảo vệ đối tượng (( 1,5 – 2) Iđm), vùng nhiệt lượng dòng điện tải sinh tỏa môi trường không dùng để đốt nóng dây chảy - Vùng B : Vùng tải lớn hay vùng ngắn mạch Toàn nhiệt lượng sinh chủ yếu để đốt nóng dây chảy ( đoạn nhiệt ), dây chảy chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng bị chảy đứt sinh kim loại + Dòng điện giới hạn để đảm bảo làm việc cầu chì thường chọn theo kinh nghiệm: - Đồng Igh / Iđm = ( 1,6  2,0 ) lần - Chì Igh / Iđm = ( 1,25  1,45 ) lần - Chì - thiếc Igh / Iđm = 1,25 lần - Khi tiến hành lựachọn cho dòng điện liên tục qua dây chảy mà chỗ phát nóng lớn khơng làm dây chảy bị ơxy hóa qua mức biến đổi đặc tính - Để giảm thấp nhiệt độ nóng chảy người ta sử dụng số kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp hợp kim với chì , thiếc, kẽm - Nếu dây chảy bị cháy đứt , kim loại sinh nhiều dẫn đến khó dập tắt hồ quang điện 9.1.4 Thơng số kỹ thuật, lựa chọn cầu chì Khi lựa chọn cầu chì hạ áp ta phải lựa chọn theo hai điều kiện sau: Điều kiện : Chọn theo điện áp định mức Uđmcc  U lưới Điều kiện : Chọn theo dòng điện định mức Iđmcc  I lvmax 121 9.2 Cầu dao 9.2.1 Khái niệm chung Cầu dao khí cụ điện đóng cắt tay, khơng thường xun mạch điện có nguồn điện cung cấp đến 440Vđiện chiều 660 điện xoay chiều Đa số cầu dao dùng để đóng cắt mạch điện có cơng suất nhỏ Đối với mạch điện có cơng suất trung bình lớn, chúng dùng để đóng cắt khơng tải Riêng với cầu dao phụ tải đóng cắt dịng điện định mức, kể q tải nhỏ Loại chịu dịng điện dịng điện ngắn mạch khơng có khả cắt dịng điện ngắn mạch Một cầu dao có cấu tạo đơn giản hình 9.6 Tiếp điểm động ( thân dao ) Tiếp điểm tĩnh ( má dao ) Lưỡi dao phụ Lò xo Tay cầm vật liệu cách điện Đế cách điện Hình 9.6 Các tiếp điểm cầu dao thường làm đồng đỏ Khi đóng, thân dao chém vào má dao, nhờ lực đàn hồi má dao ép vào thân dao nên điện trở tiếp xúc bé Các tiếp điển tĩnh của cầu dao có dạng hình 9.6b Với dòng điện định mức lớn, để giảm điện trở tiếp xúc tiếp điểm tĩnh cịn có thêm lị xo tiếp điểm Trong q trình ngắt, hồ quang điện xuất tiếp điểm động tiếp điểm tĩnh, dập tắt nhờ kéo dài hồ quang điện khí lực điện động hướng kính tác động lên hồ quang điện Để tăng khả ngắt cầu dao,ở vài loại người ta lắp thêm dao phụ buồng dập tắt hồ quang điện Khi đóng dao phụ tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh trước, ngắt dao phụ ngắt sau.Nhờ cách hồ quang điện khơng cháy tiếp điểm chính, bảo vệ lưỡi dao Buồng dập tắt hồ quang điện có tác dụng dập tắt nhanh chóng hồ quang điện 122 9.2.2 Phân loại cấu tạo Có thể phân loại cầu dao theo yếu tố khác nhau: - Theo số thân dao cầu dao có loại sau: 1cực, 2cực, cực nhiều cực - Theo cách đóng cắt,cầu dao chia làm hai loại: đóng cắt trực tiếp đóng cắt từ xa - Theo điều kiện bảo vệ có loại khơng có hộp có loại có hộp bảo vệ - Theo khả cắt có loại cắt khơng tải có loại cắt có tải - Theo yêu cầu sử dụng có loại có cầu bảo vệ có loại khơng có cầu chì bảo vệ Hình dạng số loại cầu dao: Hình 9.7 loại cầu dao đá hai cực tay nắm Hình 9.7 Hình 9.8 loại cầu dao cực có tay nắm Hình 9.8 123 Hình 9.9 Hình 9.9 loại cầu dao cực có tay nắm điều khiển nối dài phía trước Loại đóng cắt từ xa,có kết cấu lợi lực an tồn người sử dụng Tuy nhiên cồng kềnh chiếm nhiều không gian 9.2.3 Thông số kỹ thuật, cách lựa chọn * Thông số kỹ thuật Cầu dao thường chế tạo theo cách gam công suất: 14, 25, 30, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 350, 600, 1000 Tuổi thọ cầu dao khoảng vài nghìn lần đóng ngắt * Lựa chọn cầu dao theo hai điều kiện: - Chọn theo điện áp định mức : Uđmcd  Umạng - Chọn theo dòng điện định mức : Iđmcd  Ilvmax Chú ý thiết bị hạ áp chọn khí cụ điện kiểm tra điều kiện ổn định lực điện động, ổn định nhiệt 9.3 Công tắc, nút nhấn 9.3.1 Cơng tắc 9.3.1.1 Khái niệm chung Cơng tắc khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện tay mạch điện có điện áp chiều đến 440V, điện áp xoay chiều đến 500V Ký hiệu sơ đồ điện số loại cơng tắc Hình 9.10: Ký hiệu cơng tắc a.Cơng tắc hành trình, b Cơng tắc pha c Công tắc pha hai ngả 124 9.3.1.2 Phân loại ,cấu tạo * Phân loại - Theo hình dáng bên ngồi người ta chia làm loại + Loại hở +Loại kín + Loại bảo vệ -Theo công dụng người ta chia làm loại + Cơng tắc đóng cắt trực tiếp + Cơng tắc chuyển mạch + Cơng tắc hành trình hành trình cuối * Cấu tạo - Cơng tắc đổi nối kiểu hộp Công tắc đổi nối kiểu hộp ( công tắc hộp) khí cụ điện đóng cắt dịng điện tay kiểu hộp, dùng để đóng ngắt, đổi nối khơng thường xun mạch điện có cơng suất khơng lớn ( dòng điện đến 400A, điện áp chiều 220V điện áp xoay chiều đến 380V) Công tắc đổi nối kiểu hộp thường làm cầu dao tổng cho máy công cụ, dùng làm đổi nối khống chế máy công cụ, dùng làm đổi nối khống chế mạch điện tự động Nó dùng để mở máy, đảo chiều quay, đổi nối dây quấn stato động từ nối sang nối tam giác Cấu tạo công tắc kiểu hộp cho hình 9.11 Cấu tạo 2.Tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm động Các cách điện 5.Núm xoay 6.Hệ thống lị xo Tấm cáh điện Trục Hình 9.11 125 Hình 9.11 mơ tả kiểu cơng tắc đổi nối kiểu hộp Liên Xơ loại BM có dòng điện định mức đến vài trục ampe Khi xoay núm 4, nhờ hệ thống lò xo xoắn lại ( lị xo khơng biểu thị hình vẽ), lực lò xo làm quay trục 7, tiếp điểm động gắn trục chém vào tiếp điểm tĩnh Lực ép tiếp điểm nhờ lực đàn hồi má tiếp điểm động Mỗi pha ngăn cách với cách điện Các cách điện làm vật liệu cách điện, mục đích làm cho tiếp điểm động chuyển động dễ dàng Loại công tắc pha có hai chỗ ngắt Tốc độ đóng ngắt nhanh, kích thước nhỏ gọn Hồ quang cháy mơi trường kín Nhược điểm hệ thống tiếp điểm cấu truyền động chóng bị mài mịn, tuổi thọ đến 2.104 lần đóng ngắt Chú ý: dòng điện định mức lớn hơn, dùng cấu truyền động kiểu cam, có lị xo tiếp điểm Hình 9.12 cấu tạo cơng tắc kiểu Trên vỏ gắn tiếp điểm tĩnh Khi quay trục cam theo làm cho tiếp điểm đóng vào hay mở Loại có ưu điển loại hình 9.11 có lò xo ép tiếp điểm, độ tin cậy cao hơn, tuổi thọ lớn đến 2.105 lần đóng ngắt Trục Cam Tiếp điểm động Tiếp điểm tĩnh Thanh tì Lị xo tiếp điểm Vít định vị Vỏ nhựa Hình 9.12 126 Hình 9.13 * Công tắc chuyển mạch ( công tắc vạn năng) Cơng tắc vạn dùng để đóng ngắt, chuyển đổi mạch điện cuộn dây hútcủa công tắc tơ, khởi động từ mạch điện đo lường, điều khiển có điện áp 440V chiều đến 500V xoay chiều, tần số 50Hz Hình 9.13 cấu tạo cơng tắc tơ vạn có phần tử Khi có nhiều phần tử chúng cách điện với bới vách ngăn nhựa lắp trục có tiết diện hình vng Các tiếp điểm đóng mở nhờ xoay vành cách điện lồng trục ta vặn công tắc Tay gạt công tắc vạn có số vị trí chuyển đổi, tiếp điểm phần tử đóng ngắt theo u cầu Cơng tắc vạn chế tạo theo kiểu tay gạt có vị trí cố định có lị xo phản hồi vị trí ban đầu 9.3.2 Nút ấn 9.3.2.1 Khái niệm chung Nút ấn hay gọi nút điều khiển, loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa thiết bị điện từ khác nhau, dụng cụ báo hiệu dùng để chuyển đổi mạch điện điều khiển, tín hiệu, liên động, bảo vệ… mạch điện chiều điện áp đến 440V mạch điện xoay chiều điện áp đến 500V, tần số 50, 60Hz Nút ấn thường dùng để khởi động, dừng, đảo chiều quay động điện cách đóng cắt cuộn hút cơng tắc tơ, khởi động từ mắc mạch động lực động 127 9.3.2.2 Phân loại,cấu tạo * Phân loại - Theo hình dáng bên ngồi người ta chia làm loại: + Loại hở + Loại bảo vệ + Loại bảo vệ chống nước chống bụi + Loại bảo vệ chống nổ - Theo yêu cầu điều khiển người ta chia nút ấn loại 1nút, 2nút, 3nút - Theo kết cấu bên trong, có nút ấn có đèn báo loại khơng có đèn báo Nút ấn thường chế tạo với hay nhiều nhóm tiếp điểm thường đóng thường mở Mầu nút ấn là: đỏ, xanh, đen hay khơng mầu Các nút ấn dùng để dừng ( ngừng làm việc mạch điện tương ứng) cần phải có mầu đỏ * Cấu tạo Hình 9.14 mơ tả cấu tạo nút ấn 1.Núm Lò xo nhả Tiếp điểm thường đóng Tiếp điểm động kiểu cầu Tiếp điểm thường mở Bảng đấu dây Trục Hình 9.14 Nguyên lý hoạt động : ta ấn lên núm 1, thông qua trục mở tiếp điểm đóng đóng tiếp điểm thường mở Khi thơi khơng ấn phần động (gồm núm điều khiển, trụ tiếp điểm động) trở lại trạng thái ban đầu tác động lò xo nhả 2, tất chi tiết lắp bảng đấu dây Khả ngắt nút ấn từ 80W đến 100W chiều 1500V xoay chiều Tuổi thọ điện không 200000 lần ngắt tuổi thọ không 106 lần 128 9.4 Áptômát 9.4.1 Khái niệm chung CB (CB viết tắt từ danh từ Circuit Breaker- tiếng Anh), tên khác : Disjonteur (tiếng Pháp) hay Aptơmát (theo Liên Xơ) CB khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện (một pha, ba pha); có cơng dụng bảo vệ q tải, ngắn mạch, sụt áp … mạch điện 9.4.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 9.4.2.1 Cấu tạo * Tiếp điểm CB thường chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm hồ quang), ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang) Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp điểm phụ, sau tiếp điềm Khi cắt mạch ngược lại, tiếp điểm mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm hồ quang Như hồ quang cháy tiếp điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm * Hộp dập hồ quang Để CB dập hồ quang tất chế độ làm việc lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: kiểu nửa kín kiểu hở Kiểu nửa kín đặt vỏ kín CB có lỗ khí Kiểu có dịng điện giới hạn cắt không 50KA Kiểu hở dùng giới hạn dòng điện cắt lớn 50KA điện áp lớn 1000V(cao áp) Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng thép xếp thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang * Cơ cấu truyền động cắt CB Truyền động cắt CB thường có hai cách : tay điện (điện từ, động điện) Điều khiển tay thực với CB có dịng điện định mức khơng lớn 600A Điều khiển điện từ (nam châm điện) ứng dụng CB có dịng điện lớn (đến 1000A) Để tăng lực điều khiển tay người ta dùng tay dài phụ theo nguyên lý địn bẩy Ngồi cịn có cách điều khiển động điện khí nén 129 * Móc bảo vệ CB tự động cắt nhờ phần tử bảo vệ - gọi móc bảo vệ, tác động mạch điện có cố q dịng điện (quá tải hay ngắn mạch) sụt áp + Móc bảo vệ dòng điện (còn gọi bảo vệ dòng điện cực đại) để bảo vệ thiết bị điện không bị tải ngắn mạch, đường thời gian - dịng điện móc bảo vệ phải nằm đường đặc tính đối tượng cần bảo vệ Người ta thường dùng hệ thống điện từ rơle nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên CB Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính, cuộn dây quấn tiết diện lớn chịu dịng tải vịng Khi dịng điện vượt q trị số cho phép phần ứng bị hút móc dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm CB mở Điều chỉnh vít để thay đổi lực kháng lị xo, ta điều chỉnh trị số dòng điện tác động Để giữ thời gian bảo vệ tải kiểu điện từ, người ta thêm cấu giữ thời gian (ví dụ bánh xe cấu đồng hồ) Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản cả, có kết cấu tương tự rơle nhiệt có phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, kim loại kép dón nở làm nhả khớp rơi tự để mở tiếp điểm CB có tải Kiểu có thiếu sót qn tính nhiệt lớn nên không ngắt nhanh dũng điện tăng vọt có ngắn mạch, bảo vệ dũng điện tải Vì người ta thường sử dụng tổng hợp móc kiểu điện từ móc kiểu rơle nhiệt CB Lọai dùng CB có dũng điện định mức đến 600A + Móc bảo vệ sụt áp (cũng gọi bảo vệ điện áp thấp) thường dùng kiểu điện từ Cuộn dây mắc song song với mạch điện chính, cuộn dây quấn với dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn 9.4.2.2 Nguyên lý hoạt động Sơ đồ nguyên lý CB dòng điện cực đại CB điện áp thấp trình bày hình 9.15 9.16 Ở trạng thái bình thường sau đóng điện, CB giữ trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc khớp với móc cụm với tiếp điểm động Bật CB trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện phần ứng không hút Khi mạch điện tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ nam châm điện lớn lực lò xo làm cho nam châm điện hút phần ứng xuống làm bật nhả móc 4, móc thả tự do, lò xo thả lỏng, kết tiếp điểm CB mở ra, mạch điện bị ngắt 130 Hình 9.15 Hình 9.16 Bật CB trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện phần ứng hút lại với Khi sụt áp mức, nam châm điện nhả phần ứng 2, lị xo kéo móc bật lên, móc thả tự do, thả lỏng, lị xo thả lỏng, kết tiếp điểm CB mở ra, mạch điện bị ngắt 9.4.2.3 Phân loại cách lựa chọn CB Theo kết cấu, người ta chia CB ba loại: cực, hai cực ba cực Theo thời gian thao tác, người ta chia CB loại tác động không tức thời loại tác động tức thời (nhanh) Tùy theo công dụng bảo vệ, người ta chia CB loại: CB cực đại theo dòng điện, CB cực tiểu theo điện áp, CB dòng điện ngược v.v… Việc lựa chọn CB, chủ yếu dựa vào : - Dịng điên tính tốn mạch - Dịng điện q tải - Khi CB thao tác phải có tính chọn lọc Ngồi lựa chọn CB phải vào đặc tính làm việc phụ tải CB khơng phép cắt có tải ngắn hạn thường xảy điều kiện làm việc bình thường dịng điện khởi động, dịng điện đỉnh phụ tải cơng nghệ 131 Yêu cầu chung dòng điện định mức móc bảo vệ khơng bé dịng điện tính tốn Itt mạch Tùy theo đặc tính điều kiện làm việc cụ thể phụ tải, người ta hướng dẫn lựa chọn dòng điện định mức móc bảo vệ 125%, 150% hay lớn nửa so với dịng điện tính tốn mạch 9.5 Rơle nhiệt 9.5.1 Khái quát chung Rơ-le nhiệt loại khí cụ để bảo vệ động mạch điện có cố q tải Rơ-le nhiệt khơng tác động tức thời theo trị số dịng điện có qn tính nhiệt lớn, phải có thời gian phát nóng, làm việc có thời gian từ vài giây đến vài phút 9.5.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc * Cấu tạo Bộ phận đốt nóng Tiếp điểm thường đóng Thanh kim loại kép (có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau) Địn bẩy Lị xo Nút ấn phục hồi Hình 9.18 * Nguyên lý Rơle nhiệt dùng để bảo vệ động điện, mạch điện khỏi tải Rơle nhiệt khơng tác động tức thời theo trị số dịng điện cấn có thời gian để phát nóng Ngun lý làm việc dựa vào tác dụng dòng điện Bộ phận đốt nóng (1) đấu nối tiếp vào mạch điện thiết bị cần bảo vệ Khi dịng điện mạch tăng mức quy định ( động bị tải) nhiệt lượng toả làm làm cho kim loại kép (3) cong lên phía ( vỊ phÝa kim lo¹i cã hƯ sè gi·n në nhỏ) Nhờ lực kéo lò xo (5), đòn bẩy (4) quay mở tiếp điểm (2) Mạch điện tù ®éng mÊt ®iƯn Bé phËn ®èt nãng ngi ®i  kim lo¹i kÐp hÕt cong  Ên nót ấn phục hồi (6) đ-a rơle vị trí cũ, tiÕp ®iĨm (2) ®ãng 132 9.5.3 Đặc tính bảo vệ rơle nhiệt Đặc tính bảo vệ rơle nhiệt quan hệ thời gian tác động t dòng điện tác động I: t = f (I) Khi I < Iđm rơle khơng tác động, nhiệt độ thấp, độ chuyển dời kim loại kép bé, chưa tạo lực cần thiết nên tiếp điểm chưa thay đổi trạng thái Khi dòng điện tăng, thời gian tác động giảm Hình 9.19 Đặc tính bảo vệ role nhiệt CÂU HỎI ƠN TẬP Nêu cơng dụng, cấu tạo, cách hoạt động cầu chì; cầu dao? Nêu cấu tạo nguyên tắc tác động nút ấn? Nêu công dụng, nguyên lý cấu tạo làm việc cơng tắc tơ? Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc áp tơ mát dịng điện cực đại áp tơ mát điện áp thấp? Trình bày nguyên lý cấu tạo làm việc role nhiệt? Gợi ý trả lời câu hỏi Nêu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động cách lựa chọn cầu dao? - Cấu tạo - Ký hiệu - Nguyên tắc làm việc - Cách lựa chọn Nêu cấu tạo nguyên tắc tác động nút ấn? - Cấu tạo - Ký hiệu - Nguyên tắc làm việc 133 Nêu công dụng, nguyên lý cấu tạo làm việc công tắc tơ? - Công dụng - Cấu tạo - Ký hiệu - Nguyên tắc làm việc Nêu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động áp tô mát? - Cấu tạo - Ký hiệu - Nguyên tắc làm việc Trình bày nguyên lý cấu tạo làm việc role nhiệt? - Cấu tạo - Ký hiệu - Nguyên tắc làm việc NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ Nội dung đánh giá: - Kiến thức: + Các mơ hình mạch, mơ hình tốn hệ thống mạch điện, loại máy điện – khí cụ điện; + Các định luật kỹ thuật điện; + Phương pháp đo đại lượng điện - Kỹ năng: + Phân tích giải toán mạch điện; + Thiết kế mạch điều khiển động đơn giản - Thái độ: + Chấp hành thời gia lên lớp; + Tự giác, có trách nhiệm học tập, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn Phương pháp đánh giá: Đánh giá qua kiểm tra viết tự luận, trắc nghiệm, vấn đáp 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Khánh Hà - Vũ Gia Hanh Máy điện 1, Máy điện NXB Kỹ Thuật -2000 [2] PGS.TS Đặng Văn Đáo - PGS.TS Lê Văn Doanh, Giáo trình kỹ thuật điện NXB giáo dục - 2004 [3] Nguyễn Xn Phú - Tơ Đằng Khí cụ điện kết cấu sử dụng sửa chữa NXB Khoa học kỹ thuật – 2007 [4] S G Lee, Machine Production, Cơ quan phát triển nguồn nhân lực Hàn Quốc 2014 135 ... ( 5-5 )  Cφ1I x1 cosγ Ta xét mô men M11 = C11Φ1Ixl cos(Φ1, Ixl) = C11Φ1Ixl cos(л /2) = M 12 = C 12? ?1Ix2 cos(Φ1, Ix2) = C 12? ?1Ix2 cos(л /2+  ) = - C 12? ?1Ix2sin  M 22 = C 22? ?2Ix2 cos(? ?2, Ix2) = C 22? ?2Ix2... cos(л /2) = Như mômen quay tổng mômen thành phần: Mq = M 12 + M21 M 12 M21 có dấu ngược mơmen tổng kéo đĩa nhơm phía nhất: Mq = - M 12 + M21 = C 12? ?1Ix2 sinφ + C21Φ2Ix1 sinφ Nếu dòng điện tạo Φ1 ? ?2 hình... hỏi Trình bày hình thành từ trường quay máy điện ba pha? Nêu đặc điểm từ trường quay? + Sự hình thành từ trường quay + Đặc điểm từ trường quay: - Tộc độ từ trường quay - Chiều quay từ trường -