BÀI 1 VẬT LIỆU ĐIỆN 1 1 Khái niệm về vật liệu điện Vật liệu điện là tất cả những chất liệu dùng để sản xuất thiết bị sử dụng trong lĩnh vực ngành điện Thường người ta phân các loại vật liệu điện theo đặc điểm, tính chất và công dụng của nó 1 2 Vật liệu dẫn điện 1 2 1 Khái niệm về vật liệu dẫn điện Khi ở trạng thái bình thường, vật liệu dẫn điện (là các vật chất) mang điện tích tự do, các điện tích này sẽ chuyển động theo hướng xác định và tạo thành dòng điện khi ở trong một trường điện Người ta.
BÀI 1: VẬT LIỆU ĐIỆN 1.1 Khái niệm vật liệu điện Vật liệu điện tất chất liệu dùng để sản xuất thiết bị sử dụng lĩnh vực ngành điện Thường người ta phân loại vật liệu điện theo đặc điểm, tính chất cơng dụng 1.2 Vật liệu dẫn điện 1.2.1 Khái niệm vật liệu dẫn điện Khi trạng thái bình thường, vật liệu dẫn điện (là vật chất) mang điện tích tự do, điện tích chuyển động theo hướng xác định tạo thành dòng điện trường điện Người ta gọi vật liệu có tính dẫn điện Vật liệu dẫn điện chất rắn, chất lỏng số điều kiện phù hợp chất khí Kim loại hợp kim có tính dẫn điện tốt sử dụng để chế tạo thành dây cáp điện đồng, nhơm, thép …, cịn kim loại hợp kim có điện trở suất lớn thường sử dụng để chế tạo thiết bị dùng để sưởi, đốt nóng vonfram… Đồng, nhơm, thép kim loại có thuộc tính dễ gia cơng áp lực (nóng nguội) Để có tính dẫn điện cao, kim loại cần có độ tinh khiết bắt buộc, tạp chất cho phép khơng có oxy Các oxit kim loại làm giảm lý tính vật liệu 1.2.2 Tính chất vật liệu dẫn điện a Điện dẫn suất điện trớ suất Khi đặt vật dẫn từ truờng E có dịng điện chạy vật dẫn tính theo cơng thức: I = n 0qeSvtb (1.1) Trong đó: n – mật độ điện tử tự vật dẫn q e – điện tích điện tử S – tiết diện dây dẫn v tb – tốc độ chuyển động trung bình điện tử tác dụng điện trường E Nếu gọi K độ linh hoạt điện tử K = v E có biểu thức định luật Ơm sau: I = n 0qeSKE (1.2) Điện dẫn suất = I S Trị số nghịch đảo điện dẫn suất (1.3) gọi điện trở suất , vật dẫn có tiết diện khơng đổi S độ dài l thì: =R S l (1.4) Đơn vị điện trở suất là: nguyên mm2/m Trong hệ SI điện trở suất có thứ m b Hệ số nhiệt điện trở suất Điện trở suất kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ Giá trị điện trở suất tính theo cơng thức: Trong đó: t – điện trở suất vật liệu đo nhiệt độ t 0 - điện trở suất nhiệt độ ban đầu t p – hệ số nhiệt điện trở suất (1+ = t p t) (1.5) Hệ số nhiệt điện trở suất nói lên thay đổi điện trở suất vật liệu nhiệt độ thay đổi c Sức nhiệt động Khi cho hai kim loại khác tiếp xúc với chúng phát sinh hiệu điện gọi hiệu điện tiếp xúc Nguyên nhân sinh hiệu điện tiếp xúc cơng điện tử kim loại khác nhau, số điện tử tự kim loại hợp kim không Theo thuyết điện tử, hiệu điện tiếp xúc hai kim loại A B bằng: u AB= uB - uA + KT e ln n0 A n0 B (1.6 ) Ở đây: u A uB điện tiếp xúc hai kim loại A B, n0A n0B mật độ điện tử kim loại A B Hiệu điện tiếp xúc cặp kim loại dao động phạm vi từ vài phần mười vôn đến vài vôn, nhiệt độ cặp nhau, tổng hiệu điện mạch kín khơng Nhưng phần tử cặp có nhiệt độ T1 cịn phần T trường hợp phát sinh sức nhiệt điện động: u = u AB + u AB = u B – uA + KT1 e ln n0 A noB +uA – uB + KT2 e ln n0 B noA (1.7) Từ ta có: u= K e (T1 – T2)ln n0 A noB =A(T1 – T2) (1.8) Biểu thức nhận (1.11 ) chứng tỏ s.n.đ.đ hàm số hiệu nhiệt độ Người ta dùng hai dây dẫn có s.n.đ.đ lớn có quan hệ tuyến tính với nhiệt độ, để đo nhiệt độ (cặp nhiệt ngẫu) Trong dụng cụ đo điện trở mẫu nên sử dụng kim loại hợp kim có s.n.đ.đ nhỏ đồng để khơng gây sai số đo Có cặp nhiệt ngẫu đổi dấu sđđ trình đốt d Hệ số nhiệt độ dãn nở dài vật dẫn kim loại Hệ số dãn nở nhiệt theo chiều dài vật dẫn kim loại: l =TKl = dl lt lt (độ -1) Trong kỹ thuật cần phải ý đến hệ số (1.9) l để tính tốn hệ số nhiệt độ vật dẫn: R = - (1.10) l Giữa trị số hệ số dãn nở dài theo nhiệt độ nhiệt độ nóng chảy kim loại có quan hệ với theo quy luật định Kim loại có giá trị l cao nóng chảy nhiệt độ thấp, cịn kim loại có hệ số l nhỏ khó nóng chảy e Tính chất học vật dẫn: Thơng thường đặc tính đặc trưng giới hạn bền kéo độ dãn dài tương đối đứt l/l 1.2.3 Đặc điểm tính chất chọn lựa Vật liệu dẫn điện q trình sử dụng có đặc điểm sau: - Tính dẫn điện giảm đáng kể sau thời gian làm việc lâu dài - Hay bị gãy biến dạng chịu tác dụng lực học, lực điện động nhiệt độ cao - Bị ăn mịn hóa học tác dụng mơi trường dung mơi Vì vậy, chọn vật liệu dẫn điện phải đảm bảo yêu cầu tính chất lý hóa, để phù hợp với mục đích sử dụng vật liệu Thông thường phải đảm bảo yêu cầu sau: - Độ dẫn điện tốt - Có sức bền học, đảm bảo điều kiện ổn định động ổn định nhiệt - Có khả kết hợp với kim loại khác thành hợp kim - Đảm bảo tính chất lý học như: tính nóng chảy, tính dẫn nhiệt, tính dãn nở nhiệt - Đảm bảo tính chất hóa học: tính chống ăn mịn tác dụng mơi trường dung mơi gây - Đảm bảo tính chất học 1.2.4 Phân loại phạm vi ứng dụng Vật liệu dẫn điện thể rắn, lỏng số điều kiện phù hợp thể khí Vật liệu dẫn điện thể rắn gồm kim loại hợp kim chúng Vật liệu dẫn điện thể lỏng bao gồm kim loại lỏng dung dịch điện phân Vì kim loại thường nóng chảy nhiệt độ cao (trừ thủy ngân có nhiệt độ nóng chảy -390C) điều kiện nhiệt độ bình thường dùng vật liệu dẫn điện kim loại lỏng thủy ngân Các chất thể khí trở nên dẫn điện chịu tác động điện trường lớn Vật liệu dẫn điện phân thành hai loại: vật liệu có tính dẫn điện tử vật liệu có tính dẫn ion - Vật liệu có tính dẫn điện tử: vật chất mà hoạt động điện tử không làm biến đổi thực thể tạo thành vật liệu Vật dẫn có tính dẫn điện tử bao gồm kim loại trạng thái rắn lỏng, hợp kim chúng số chất kim loại than đá Kim loại hợp kim có tính dẫn điện tốt chế tạo thành dây dẫn điện, cáp điện, dây quấn máy biến áp, máy điện Các kim loại hợp kim có điện trở cao dùng dụng cụ đốt nóng điện, đèn thắp sáng, biến trở điện trở mẫu - Vật liệu có tính dẫn ion: vật chất mà dòng điện qua tạo nên biến đổi hóa học Vật dẫn có tính ion thơng thường dung dịch: dung dịch axit, dung dịch kiềm dung dịch muối Tất chất khí hơi, kể kim loại, cường độ điện trường ngồi thấp khơng phải vật dẫn (cách điện) Nhưng cường độ điện trường vượt giá trị giới hạn đủ gây ion hóa quang ion hóa va chạm chất khí trở thành vật dẫn có điện dẫn ion điện tử Khi bị ion hóa mạnh có số điện tử ion dương sinh đơn vị thể tích mơi trường dẫn điện đặc biệt gọi plazma 1.2.5 Một số vật liệu thông dụng a Đồng Đồng vật liệu dẫn điện quan trọng tất loại vật liệu dẫn điện dùng kỹ thuật điện, có ưu điểm trội so với vật liệu dẫn điện khác - Đặc tính đồng: + Điện trở suất nhỏ (chỉ lớn so với bạc Ag) + Độ bền học tương đối cao + Trong nhiều trường hợp đồng có tính chất chống ăn mịn tốt (đồng bị oxy hóa tương đối chậm so với sắt có độ ẩm cao; đồng bị oxy hóa mạnh nhiệt độ cao) + Khả gia công tốt, đồng cán thành tấm, thanh, kéo thành sợi; độ nhỏ dây đạt tới phần nghìn milimet + Hàn gắn tương đối dễ dàng + Có khả tạo thành hợp kim tốt - Đồng tiêu chuẩn đồng trạng thái ủ, 20 0C có điện dẫn suất 58m/ mm2, nghĩa = 0,017241 mm2/ m Người ta thường chọn số liệu làm gốc để đánh giá điện dẫn suất kim loại hợp kim khác - Phân loại + Đồng kéo nguội gọi đồng cứng: có sức bền cao, độ dãn dài nhỏ, rắn đàn hồi (khi uốn) + Đồng nung nóng để nguội gọi đồng mềm: rắn đồng cứng, sức bền học kém, độ dãn đứt lớn điện dẫn suất cao + Đồng sử dụng công nghiệp loại đồng tinh chế, phân loại sở tạp chất có đồng (mức độ tinh khiết đồng) Bảng 1.1: Phân loại đồng theo tỷ lệ tạp chất Ký hiệu CuE Cu9 Cu5 Cu0 Cu% 99,95 99,90 99,50 99,00 Trong kỹ thuật người ta sử dụng đồng có tỷ lệ đồng 99,95% 99,90% để làm dây dẫn điện - Ứng dụng + Đồng cứng dùng nơi cần sức bền giới cao, chịu mài mịn làm cổ góp điện, dẫn tủ phân phối, trạm biến áp, lưỡi dao cầu dao cách ly, tiếp điểm thiết bị bảo vệ + Đồng mềm dùng nơi có độ uốn lớn sức bền học cao như: ruột cáp dẫn điện, góp điện áp cao, dây dẫn điện, dây quấn máy điện b Hợp kim đồng Ngoài việc dùng đồng tinh khiết làm vật dẫn, người ta dùng hợp kim đồng với chất khác như: thiếc, silic, photpho, crom, mangan, cadimi đồng chiếm tỷ lệ cao cịn chất khác có hàm lượng thấp Căn vào lượng thành phần chất ta có loại hợp kim đồng: đồng đồng thau Bảng 1.2 Tính chất hợp kim đồng kỹ thuật Hợp kim Trạng thái Điện dẫn %, so với đồng Giới hạn bền kéo, kG/mm Độ giãn dài tương đối đứt % Đồng Camidi (0,9% Cd) ủ 95 Đến 31 50 kéo nguội 83 ÷ 90 Đến 73 Đồng ủ 55 ÷ 60 29 55 (0,8%Cd, 0,6% Sn) kéo nguội 50 ÷ 55 đến 73 Đồng ủ 15 ÷ 18 37 45 (2,5% Al, 2% Sn) kéo nguội 15 ÷ 18 đến 97 Đồng photpho (7%Sn, 0,1%P) ủ 10 ÷ 15 40 60 kéo nguội 10 ÷ 15 105 Đồng thau ủ 25 32 ÷ 35 60 ÷ 70 (70%Cu, 30%Zn) kéo nguội 25 đến 88 Ứng dụng hợp kim đồng: - Đồng dùng để chế tạo chi tiết dẫn điện máy điện khí cụ điện; để gia công chi tiết nối giữ dây dẫn, ốc vít, đai cho hệ thống nối đất, cỏ góp điện, gia đỡ - Đồng thau dùng kỹ thuật điện để gia cong chi tiết dẫn dịng ổ cắm điện, phích cắm, đui đèn, đầu nối hệ thống tiếp đất, ốc, vít c Nhôm Sau đồng, nhôm vật liệu quan trọng thứ hai sử dụng kỹ thuật điện, nhơm có điện dẫn suất cao (nó thua bạc đồng), trọng lượng riêng giảm, tính chất vật liệu hố học cho ta khả dùng làm dây dẫn điện Nhơm có màu trắng bạc kim loại tiêu biểu cho kim loại nhẹ (nghĩa kim loại có khối lượng nhỏ G/cm 3) Khối lượng riêng nhôm đúc gần 2,6G/cm 3), nhôm cán 2,7G/cm 3, nhẹ đồng 3.5 lần Hệ số nhiệt độ dãn nở dài, nhiệt dung nhiệt độ nóng chảy nhơm lớn đồng Điện dẫn suất nhôm = 0,028 mm2/ m Ngồi nhơm cịn có số ưu, nhược điểm sau: Nhược điểm: - Cùng tiết diện độ dài, nhơm có điện trở cao đồng 1,63 lần - Khó hàn nối đồng, chỗ tiếp xúc khơng hàn dễ hình thành lớp ơxít có điện trở cao, phá huỷ chỗ tiếp xúc - Khi nhôm đồng tiếp xúc nhau, bị ẩm hình thành pin cục có trị số suất điện động cao, dịng điện từ nhơm sang đồng phá huỷ mối tiếp xúc nhanh Ưu điểm - Giá thành hạ - Trọng lượng nhẹ nên dùng để chế tạo đường dây tải điện không; đường cáp để có điện trở nhỏ, đường kính dây phải lớn nên giảm tượng phóng điện vầng quang Nhơm tinh khiết thay chì để làm vỏ cáp Nhơm dùng cơng nghiệp phân loại sở tỷ lệ phần trăm kim loại tinh khiết tạp chất Nhôm sử dụng kỹ thuật điện phải bảo đảm tinh khiết tối thiểu 99,5% Al, tạp chất khác sắt, silic tối đa 0,45%, đồng kẽm 0,05% Bảng 1.3: Phân loại nhôm theo tỷ lệ tạp chất Ký hiệu AB1 AB2 A-00 A-0 A-1 A-2 A-3 Nhôm % 99,90 99,85 99,70 99,60 99,50 99,00 98,00 Theo tiêu chuẩn quốc tế, nhôm dùng kỹ thuật điện để làm dây dẫn có độ tinh khiết lớn 99,5% Ứng dụng nhôm: kỹ thuật điện, nhôm sử dụng phổ biến để chế tạo: - Dây dẫn điện không để truyền tải điện - Ruột cáp điện - Các ghép chi tiết cho trang thiết bị điện - Dây quấn máy điện - Các nhôm để làm tụ điện, mạch từ máy biến áp, rôto động điện,… d Sắt hợp kim sắt Sắt sản xuất tương đối dễ dàng nên giá thành hạ so với kim loại khác Trên sở tỷ lệ cacbon chứa sắt mà người ta phân thành: - Gang: sắt chứa tỷ lệ (1,7 ÷ 4,5%C) - Thép: sắt chứa tỷ lệ (0,5 ÷ 1,7)%C - Sắt rèn: sắt chứa tỷ lệ 0,5%C - Sắt tinh khiết thành phần có (99,7 ÷ 99,9)% Fe, kỹ thuật sử dụng Dòng điện xoay chiều thép gây nên hiệu ứng bề mặt đáng kể, điện trở dây thép dòng điện xoay chiều cao điện trở dịng điện chiều Ngồi dịng điện xoay chiều thép gây tổn thương từ trễ Để làm dây dẫn điện người ta thường dùng thép mềm có 1,0 đến 1,6 % cacbon, giới hạn bền kéo 70 - 75kG/mm 2, độ giãn dài tương đối đứt – 8%, điện dẫn suất nhỏ đồng - lần Vì thép dùng làm dây dẫn 10 Hình 4.12: Sơ đồ nối dây e Mạch đèn điều khiển ba nơi (mạch đèn hành lang): Hình 4.13: Sơ đồ nguyên lý Hình 4.14: Sơ đồ đơn tuyến 216 Hình 4.15: Sơ đồ nối dây f Mạch đèn sáng tắt luân phiên: Hình 4.16: Sơ đồ nguyên lý Hình 4.17: Sơ đồ đơn tuyến Hình 4.18: Sơ đồ nối dây Lắp ráp mạch điện chiếu sáng cho gia đình 3.1 Mạch dùng công tắc điều khiển nhiều đèn 3.1.1 Mạch đèn mắc nối tiếp a Sơ đồ nguyên lý 217 b Nguyên lý làm việc - Giả sử, ban đầu CT (công tắc) trạng thái mở minh họa hình 4.12 - Khi bậc CT, tiếp điểm đóng lại Dòng điện từ dây pha P qua cầu chì CC, qua tiếp điểm CT đến bóng đèn dây nguội N Các bóng đèn có dịng điện chạy qua nên phát sáng theo trường hợp sau: + Nếu bóng đèn có cơng suất tổng điện áp định mức điện áp nguồn, đèn sáng định mức giống cường độ sáng + Nếu bóng đèn có công suất tổng điện áp định mức lớn điện áp nguồn, đèn sáng giới định mức (mờ hơn) giống cường độ sáng + Nếu bóng đèn có cơng suất khơng nhau, đèn có cường độ sáng khác (hạn chế sử dụng trường hợp này) - Khi tắt CT, tiếp điểm mở trạng thái ban đầu Mạch điện bị ngắt, bóng đèn khơng có dịng điện chạy qua nên khơng phát sáng Mạch mắc nối tiếp sử dụng có nhu cầu giảm cơng suất phát sáng bóng đèn, điện áp nguồn lớn điện áp định mức đèn Điều kiện ghép nối tiếp bóng đèn có cơng suất phát sáng 3.1.2 Mạch đèn mắc song song a Sơ đồ nguyên lý 218 b Nguyên lý làm việc - Giả sử, ban đầu CT (cơng tắc) trạng thái mở hình 4.13 - Khi bậc CT, tiếp điểm đóng lại Dịng điện từ dây pha P qua cầu chì CC, qua tiếp điểm CT đến bóng đèn dây nguội N Các bóng đèn có dịng điện chạy qua nên phát sáng - Khi tắt CT, tiếp điểm mở trạng thái ban đầu Mạch điện bị ngắt, bóng đèn khơng có dịng điện chạy qua nên không phát sáng Mạch mắc song song sử dụng có nhu cầu tăng cơng suất phát sáng cho nơi làm việc Điều kiện ghép song song bóng đèn có điện áp định mức với đện áp nguồn 3.2 Mạch đèn điều khiển hai nơi 3.2.1 Mạch đèn điều khiển hai nơi dạng a Sơ đồ nguyên lý 219 b Nguyên lý làm việc Đèn Đ sáng CT1 CT2 vị trí 1, CT1 CT2 vị trí (hình 4.14) - Giả sử, ban đầu CT1 CT2 trạng thái hình 4.14 Lúc này, mạch điện bị ngắt hai công tắc khơng liền mạch, nên khơng có dịng điện qua đèn Vì vậy, đèn Đ khơng sáng - Khi tác động vào CT1 CT2, tiếp điểm hai công tắc chuyển đổi trạng thái (giả sử CT2 chuyển từ vị trí sang vị trí 1) Mạch điện khép kín Dịng điện chạy qua đèn, nên đèn Đ sáng - Khi tác động lần vào hai công tắc, tiếp điểm công tắc chuyển đổi trạng thái Mạch điện bị hở đèn Đ tắt - Như vậy, cần tác động lần vào CT1 CT2 đèn Đ thay đổi trạng thái sáng tắt Mạch đèn điều khiển hai nơi dạng sử dụng mạch đèn cầu thang, mạch đèn hành lang mạch đèn nhà kho nguồn cung cấp có hai vị trí lắp đặt cơng tắc 3.2.2 Mạch đèn điều khiển hai nơi dạng hai a Sơ đồ nguyên lý b Nguyên lý làm việc Đèn Đ sáng trạng thái CT1 CT2 không đặt vị trí - Giả sử, ban đầu CT1 CT2 trạng thái hình 4.15 Lúc này, mạch điện khép kín qua hai cơng tắc, nên có dịng điện qua đèn Vì vậy, đèn Đ sáng 220 - Khi tác động vào CT1 CT2, tiếp điểm hai công tắc chuyển đổi trạng thái (giả sử CT2 chuyển từ vị trí sang vị trí 2) Mạch điện bị ngắt Dịng điện không chạy qua đèn, nên đèn Đ không sáng - Khi tác động lần vào hai cơng tắc, tiếp điểm cơng tắc chuyển đổi trạng thái Mạch điện lại khép kín đèn Đ sáng trở lại - Như vậy, cần tác động lần vào CT1 CT2 đèn Đ thay đổi trạng thái sáng tắt Mạch đèn điều khiển hai nơi dạng hai sử dụng mạch đèn cầu thang, mạch đèn hành lang mạch đèn nhà kho, trường hợp nguồn cung cấp phải có hai vị trí lắp đặt công tắc 3.2.3 Mạch đèn điều khiển hai nơi dạng ba a Sơ đồ nguyên lý b Nguyên lý làm việc Đèn Đ sáng trạng thái CT1 CT2 không đặt vị trí - Giả sử, ban đầu CT1 CT2 trạng thái hình 4.16 Lúc này, mạch điện khép kín qua hai cơng tắc, nên có dịng điện qua đèn Vì vậy, đèn Đ sáng - Khi tác động vào CT1 CT2, tiếp điểm hai công tắc chuyển đổi trạng thái (giả sử CT1 chuyển từ vị trí sang vị trí 1) Mạch điện bị ngắt Dịng điện khơng chạy qua đèn, nên đèn Đ không sáng - Khi tác động lần vào hai công tắc, tiếp điểm cơng tắc chuyển đổi trạng thái Mạch điện lại khép kín đèn Đ sáng trở lại 221 - Như vậy, cần tác động lần vào CT1 CT2 đèn Đ thay đổi trạng thái sáng tắt Mạch đèn điều khiển hai nơi dạng ba kết hợp mạng dạng dạng hai, nên sử dụng mạch đèn cầu thang, mạch đèn hành lang mạch đèn nhà kho, trường hợp nguồn cung cấp có hai vị trí lắp đặt công tắc 3.3 Mạch đèn điều khiển nhiều nơi a Sơ đồ nguyên lý b Nguyên lý làm việc Đèn Đ sáng trạng thái CT1, CT2 CT3 sau: (1) CT1 vị trí 1, CT2 vị trí – CT3 vị trí (2) CT1 vị trí 2, CT2 vị trí – CT3 vị trí (3) CT1 vị trí 1, CT2 vị trí – CT3 vị trí (4) CT1 vị trí 2, CT2 vị trí – CT3 vị trí - Giả sử, ban đầu CT1, CT2 CT3 trạng thái hình Lúc này, mạch điện khép kín qua CT1(0-1), CT2(1-6-4) CT3(2-0), nên có dịng điện qua đèn Vì vậy, đèn Đ sáng - Khi tác động vào CT1 CT2 CT3, tiếp điểm ba công tắc chuyển đổi trạng thái (giả sử CT3 chuyển từ vị trí sang vị trí 1) Mạch điện bị ngắt Dịng điện khơng chạy qua đèn, nên đèn Đ không sáng - Khi tác động lần vào ba công tắc, tiếp điểm cơng tắc chuyển đổi trạng thái Mạch điện lại khép kín (giả sử CT2 chuyển từ vị trí 5-6 sang vị trí 1-2) đèn Đ sáng trở lại 222 - Như vậy, cần tác động lần vào CT1 CT2 CT3, đèn Đ thay đổi trạng thái sáng tắt Mạch đèn điều khiển ba nơi sử dụng mạch đèn cầu thang, mạch đèn hành lang mạch đèn nhà kho dạng mạch đèn điều khiển hai nơi 3.4 Mạch đèn sáng luân phiên a Sơ đồ nguyên lý b Nguyên lý làm việc - Giả sử, ban đầu CT có trạng thái tiếp điểm hình Khi đó, mạch điện khép kín Dịng điện từ dây pha P nguồn qua cầu chì CC, CT(0-1) đèn Đ1 dây trung tính N Vì vậy, bóng đèn Đ1 sáng - Khi cơng tắc chuyển sang vị trí số 2, mạch điện khép kín Dịng điện từ dây pha P qua cầu chì CC, CT(0-2) đèn Đ2 dây trung tính N Vì vậy, bóng đèn Đ2 sáng - Như vậy, hai bóng đèn Đ1 Đ2 thay đổi trạng thái cho sau lần tác động vào công tắc CT Mạch đèn sáng luân phiên sử dụng trường hợp cần thay đổi vị trí chiếu sáng (ví dụ đèn chiếu sáng nhà kho), thay đổi cường độ ánh sáng 223 phòng (ví dụ chuyển từ đèn chiếu sáng mạnh sang đèn chiếu sáng yếu phòng ngủ) 3.5 Mạch đèn sáng a Sơ đồ nguyên lý b Nguyên lý làm việc - Giả sử, ban đầu CT1, CT2 CT3 có trạng thái tiếp điểm hình 4.19 Khi đó, mạch điện khép kín qua đèn Đ1, nên đèn sáng Các đèn Đ2 Đ3 khơng sáng - Khi CT1 chuyển sang vị trí số 2, mạch điện qua đèn Đ1 bị ngắt, nên đèn tắt Mạch điện qua đèn Đ2 khép kín, nên đèn sáng Đèn Đ3 khơng sáng - Khi CT2 chuyển sang vị trí số 2, mạch điện khép kín qua đèn Đ3, nên đèn sáng Các đèn Đ1 Đ2 không sáng - Ngược lại, CT2 chuyển sang vị trí 1, đèn Đ2 sáng Các đèn Đ1 Đ3 không sáng Cịn CT1 chuyển sang vị trí 1, đèn Đ1 sáng Các đèn Đ2 Đ3 không sáng Mạch đèn sáng sử dụng chiếu sáng nhà kho, đường hầm, 3.6 Mạch chỉnh độ sáng đèn dimmer 224 a Sơ đồ nguyên lý b Nguyên lý làm việc - Dimmer thiết bị chỉnh dịng điện qua đèn, nên có tác dụng làm thay đổi cường độ ánh sáng phát đèn sợi đốt - Khi điều chỉnh biến trở dimmer tăng giảm, cơng suất phát sáng đèn phát tăng giảm theo Phạm vi thay đổi công suất phát sáng từ không đến định mức Dimmer sử dụng để chỉnh độ sáng cho đèn trang trí đèn ngủ 3.7 Mạch điện chuông báo a Sơ đồ nguyên lý b Nguyên lý làm việc - Giả sử, ban đầu nút nhấn N có trạng thái tiếp điểm mở minh họa hình Khi đó, mạch điện bị ngắt, chng khơng báo - Khi án nút N, mạch điện khép kín Dịng điện chạy qua chng, nên chng báo 225 - Khi nhả nút nhấn, tiếp điểm nú nhấn N trở trạng thái mở, nên chuông ngừng báo Mạch điện báo chuông sử dụng để gọi cửa 3.8 Mạch điện chuông – đèn a Sơ đồ nguyên lý b Nguyên lý làm việc - Giả sử, ban đầu nút nhấn N1 N2 có trạng thái tiếp điểm hình Khi đó, mạch chng bị ngắt khơng báo Cịn mạch đèn Đ1 Đ2 khép kín, nên hai đèn sáng - Khi ấn nút N1, mạch chng khép kín, nên chng báo Cịn mạch đèn Đ1 bị ngắt, nên đèn tắt Nhả nút N1, mạch điện trạng thái ban đầu - Tương tự, ấn nút N2, mạch chng khép kín, nên chng báo Cịn mạch đèn Đ2 bị ngắt, nên đèn tắt Nhả nút N2, mạch điện trạng thái ban đầu Mạch điện báo chuông – đèn sử dụng để gọi nhân viên phục vụ nhà hàng, quán karaoke, Khi chuông báo, nhân viên phục vụ dựa vào số thứ tự bóng đèn tắt để xác định vị trí gọi 226 MỤC LỤC Bài 1: Vật liệu điện 1.1 Khái niệm vật liệu điện 1.2 Vật liệu dẫn điện 1.2.1 Khái niệm vật liệu dẫn điện 1.2.2 Tính chất vật liệu dẫn điện 1.2.3 Đặc điểm tính chất chọn lựa 1.2.4 Phân loại phạm vi ứng dụng 1.2.5 Một số vật liệu thông dụng 1.3 Vật liệu cách điện 1.3.1 Khái niệm vật liệu cách điện 1.3.2 Tính chất vật liệu cách điện 1.3.3 Tiêu chuẩn chọn lựa 1.3.4 Một số vật liệu cách điện thông dụng 1.4 Vật liệu từ 1.4.1 Khái niệm vật liệu dẫn từ 1.4.2 Tính chất vật liệu dẫn từ 1.4.3 Một số vật liệu dẫn từ thơng dụng Bài 2: Khí cụ điện 1 1 12 13 13 23 24 35 35 36 38 Khái niệm Phân loại 42 2.1 Phân loại theo công dụng 2.2 Phân loại theo điện áp 42 2.3 Phân loại theo nguyên lý làm việc Yêu cầu chung với khí cụ điện Khí cụ điện đóng cắt 42 43 4.1 Cầu dao 4.1.1 Khái quát công dụng 4.1.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động cầu dao 4.1.3 Phân loại 4.1.4 Một số thông số kỹ thuật cầu dao 4.2 Công tắc 4.2.1 Khái quát công dụng 44 44 46 48 49 227 4.2.2 Phân loại: 4.2.3 Các thông số định mức công tắc 4.2.4 Một số yêu cầu thử 4.2.5 Sửa chữa thay công tắc 4.3 Áptômát 49 50 50 51 4.3.1 Khái quát yêu cầu 4.3.2 Nguyên lý làm việc áptômát 4.3.3 Phân loại cấu tạo áptômát 4.3.4 Cách lựa chọn áptômát 4.3.5 Một số thông số kỹ thuật áptômát 4.4 Công tắc tơ - Khởi động từ 4.4.1 Công tắc tơ 4.4.2 Khởi động từ 4.5 Tính tốn, Chọn lựa mắc khí cụ đóng cắt 54 54 56 59 60 62 62 68 hệ thống điện 4.5.1 Q trình q độ đóng cắt mạch điện 4.6 Kiểm tra, thay thế, sửa chữa khí cụ đóng cắt 4.6.1 Áptơmát khí cụ điện khác đặt tủ điện 72 72 76 hạ áp 4.6.2 Một vài tượng hư hỏng thông thường 76 cách sửa chữa 4.6.3 Sửa chữa khí cụ điện đóng cắt Khí cụ điện bảo vệ 5.1 Cầu chì 5.2 Rơ le nhiệt 5.3 Rơ le điện áp 5.3.1 Khái niệm chung 5.3.2 Cách lựa chọn thông số kỹ thuật rơ le 78 82 89 89 100 105 105 điện áp 5.4 Thiết bị chống dòng điện rò 5.4.1 Khái niệm 5.4.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 5.4.3 5.4.3 Thông số kỹ thuật thiết bị chống dòng 106 106 106 107 điện rị 5.5 Tính tốn, chọn lựa mắc khí cụ điện bảo vệ 110 hệ thống điện 5.6 Kiểm tra, thay thế, sửa chữa khí cụ điện bảo vệ 5.6.1 Kiểm tra chung Khí cụ điện điều khiển 6.1 Nút ấn 6.1.1 Khái quát công dụng 111 117 117 123 123 123 228 6.1.2 Phân loại cấu tạo 6.2 Rơle trung gian 6.2.1 Khái niệm cấu tạo 6.2.2 Nguyên tắc hoạt động 6.2.3 Nguyên lý hoạt động 6.2.4 Các thông số kỹ thuật cách lựa chọn rơ le 124 127 127 127 128 trung gian 6.3 Rơle thời gian 6.3.1 Khái niệm chung 6.3.2 Cấu tạo rơ le thời gian điện từ 6.3.3 Nguyên lý hoạt động kiểu rơ le thời gian kiểu 130 131 131 134 điện từ 6.4 Chọn lựa, mắc khí cụ điều khiển hệ thống 135 điện 6.5 Kiểm tra, thay thế, sửa chữa khí cụ điều khiển Bài 3: Thiết bị điện gia dụng Thiết bị cấp nhiệt Bàn điện Nồi cơm điện Sử dụng thiết bị cấp nhiệt nói chung 4.1 Ấm điện 4.2 Máy sấy tóc 4.3 Bếp điện 4.4 Cấu tạo, nguyên lý làm việc tủ sấy: 4.5 Cấu tạo, ngun lý làm việc bình nước nóng 4.6 Bếp từ Kiểm tra, sửa chữa số thiết bị cấp nhiệt thông 139 139 150 150 152 156 157 157 157 158 162 166 175 dụng (bàn là, nồi cơm điện…) 5.1 Bàn ủi 5.2 Nồi cơm điện Máy biến áp pha 6.1 Khái niệm chung 6.2 Cấu tạo máy biến áp pha 6.3 Các thông số kỹ thuật định mức máy biến áp 6.4 Nguyên lý máy biến áp pha 6.5 Bảo dưỡng sửa chữa số hư hỏng thường 177 177 183 185 186 187 188 189 gặp máy biến áp Động điện KĐB pha 7.1 Cấu tạo động điện KĐB pha 7.2 Nguyên lý làm việc động điện KĐB 190 192 192 pha 195 229 7.3 Kiểm tra xác định đầu dây động điện KĐB pha Bài 4: Mạch chiếu sáng Một số kí hiệu tiêu chuẩn Mạch chiếu sáng Lắp ráp mạch điện chiếu sáng cho gia đình 3.1 Mạch dùng cơng tắc điều khiển nhiều đèn 3.1.1 Mạch đèn mắc nối tiếp 3.1.2 Mạch đèn mắc song song 3.2 Mạch đèn điều khiển hai nơi 3.2.1 Mạch đèn điều khiển hai nơi dạng 3.2.2 Mạch đèn điều khiển hai nơi dạng hai 3.2.3 Mạch đèn điều khiển hai nơi dạng ba 3.3 Mạch đèn điều khiển nhiều nơi 3.4 Mạch đèn sáng luân phiên 3.5 Mạch đèn sáng a Sơ đồ nguyên lý 3.6 Mạch chỉnh độ sáng đèn dimmer 3.7 Mạch điện chuông báo 3.8 Mạch điện chuông – đèn 197 207 207 210 215 215 215 215 216 216 217 218 219 220 221 221 222 223 230 ... sơn 10 0 ÷ 400 3÷4 10 11 ÷ 10 13 Đá hoa 30 ÷ 50 7÷8 10 8 ÷ 10 11 Paraphin 200 ÷ 250 ÷ 2,2 10 16 ÷ 10 17 Polietylen 500 2,25 10 14 ÷ 10 16 19 Cao su 15 0 ÷200 ÷6 10 13 ÷ 10 14 Thủy tinh 10 0 ÷ 15 0 ÷ 10 10 14... ÷ 500 10 14 ÷ 10 16 Vải thủy tinh 300 ÷ 400 3÷4 5 .10 13 Mica 500 ÷ 10 00 5,4 5 .10 -3 ÷ 10 14 Dầu Xovon 15 0 5,3 5 .10 14 ÷ 5 .10 15 Dầu biến áp 50 ÷ 18 0 ÷ 2,5 10 14 ÷ 10 15 Sứ 15 0 ÷ 200 5,5 10 15 ? ?10 16 Êbonit... ÷ 800 ÷ 3,5 10 8 ÷ 10 10 Cactong cách điện 80 ÷ 12 0 ÷3 ,5 10 11 ÷ 10 13 Cường độ điện trường cách điện điện mơi E đt điện áp đánh thủng điện môi đơn vị chiều dày điện môi Để đảm bảo điện môi làm