SỬ DỤNG MÁY ĐO THÔNG DỤNG
Sử dụng VOM
1.1 Công dụng Đồng hồ đo VOM đƣợc gọi là đồng hồ vạn năng vì nó có nhiều chức năng sử dụng Đồng hồ đo VOM có các thang đo dòng điện DC, điện áp AC và DC, điện trở Ngoài ra, VOM có thể dùng để đo thử Transistor, xác định cực tính của Diode…
- Cung vạch (A): Chia độ cho thang đo điện trở (từ phải là 0Ω, qua trái là ∞Ω)
- Cung vạch (B) và (C): chia độ cho Volt, Ampere một chiều, xoay chiều DC.V.A & AC.V) bên trái số 0 qua phải cực đại
- Cung vạch (D) đọc hệ số khuếch đại của Trasistor (hFE = Ic/Ib)
- Cung vạch (E) và (F): Đọc dòng điện phân cực thuận hoặc nghịch (rỉ ) của Diode
- Cung vạch (G): ICEO là cung đọc dòng rỉ của Transistor
Hình 1-1: Mặt hiển thị của đồng hồ VOM
Hình 1- 2: Kết cấu mặt ngoài đồng hồ VOM
1 Núm xoay 5 Nút chỉnh 0Ω (Ω Adj )
2 Các thang đo 6 Kim đo
3 Các vạch số ( vạch đọc) 7 Lổ cắm que đo
4.Vít chỉnh kim 8 Gương phản chiếu
1.3 Sử dụng và bảo quản
- Bước 1: Cắm que đo vào đúng vị trí
- Bước 2: Khi muốn đo điện trở R, ta điều chỉnh công tắc về thang đo có ký hiệu
Ω Chọn tầm đo phù hợp với điện trở cần đo
Trước khi thực hiện đo hoặc sau mỗi lần thay đổi tầm đo, hãy chập hai que đo và điều chỉnh núm quy chuẩn ADJ để kim chỉ về 0Ω.
- Bước 4: Đặt 2 đầu que đo vào 2 đầu điện trở cần đo
- Bước 5: Đọc chỉ số đo được trên cung vạch tương ứng, sau đó nhân với tầm đo
Số đo = Số vạch x thang đo Chú ý:
- Tuyệt đối không đƣợc đặt trực tiếp điện áp vào dụng cụ đo điện tử hoặc đo điện trở vật đang có dòng điện chạy qua
- Không đƣợc chạm tay vào que đo
Khi đo điện trở, nếu kim đồng hồ không di chuyển ở thang đo nhỏ, không nên vội kết luận rằng điện trở đã hỏng; hãy chuyển sang thang đo lớn hơn để kiểm tra Ngược lại, nếu ở thang đo lớn mà kim chỉ O, cần chuyển sang thang đo nhỏ hơn để có kết quả chính xác hơn.
1.3.2 Đo điện áp xoay chiều
Để đo điện áp xoay chiều (AC), trước tiên bạn cần điều chỉnh công tắc trên đồng hồ về thang đo có ký hiệu AC.V, đảm bảo thang đo này lớn hơn cấp điện áp cần kiểm tra.
- Bước 2: Tiến hành đo: Đặt hai que đo vào hai điểm cần đo
- Bước 3: đọc trị số: Số đo sẽ được đọc ở trên vạch của mặt còn lại trên mặt số (trừ vạch Ω ) theo biểu thức sau:
- Nếu đọc theo vạch 250, kim chỉ là 125: Giá trị cần đo là: U = 125*250/250 = 125 V
Khi đo điện áp xoay chiều, nếu kim chỉ ở vạch 50 nhưng chỉ số hiển thị là 25, giá trị điện áp cần đo sẽ được tính bằng công thức U = 25*250/50, kết quả là 125 V Lưu ý rằng việc chọn tầm đo phù hợp rất quan trọng, nên tránh việc chọn tầm đo nhỏ hơn điện áp cần đo để đảm bảo độ chính xác.
1.3.3 Đo điện áp một chiều Đo điện áp một chiều tương tự như đo điện áp xoay chiều nhưng chú ý núm xoay phải đƣợc đặt ở khu vực DC.V
Hình 1- 4: Đo điện áp một chiều
1.3.4 Đo dòng điện một chiều
- Bước 1: Chuyển núm xoay về khu vực DC mA
- Bước 2: Tiến hành đo: Cắt mạch, nối tiếp hai que đo vào hai điểm cần đo
- Bước 3: Đọc trị số tương tự như đo điện áp xoay chiều, đơn vị tính là mA hoặc àA nếu để ở thang đo 50 àA
Hình 1- 5: Đo dòng điện một chiều
1.4 Các chức năng khác của VOM a) Đo thông mạch, hở mạch a) Không đứt (thông mạch) b) Mạch bị đứt (hở mạch)
Hình 1- 6: Đo thông mạch b) Kiểm tra chạm vỏ a) Tốt (không chạm) b) Chạm vỏ nặng
Hình 1- 7: Đo chạm vỏ c) Kiểm tra xác định cực tính đi ốt
Hình 1- 8: Kiểm tra, xác định cực tính đi ốt
- Sau hai lần đo (đảo đầu đi ốt thuận – nghịch) lần 1 kim quay mạnh, lầm 2 kim không quay là đi ốt còn tốt
Khi que đo màu đen (-) của máy đo được kết nối với cực nào, cực đó sẽ là Anode (dương cực của đi ốt) khi kim quay mạnh Điều này xảy ra khi đi ốt được phân cực thuận và que đo được nối với cực (+) bên trong máy đo Hơn nữa, việc kiểm tra tụ điện cũng rất quan trọng trong quá trình này.
Quay mạnh Giảm dần Ổn định
Hình 1- 9: Kiểm tra tụ điện
Sử dụng MΩ (Megômet)
Là dụng cụ để đo điện trở cao, thường dùng để đo điện trở cách điện của máy điện, khí cụ điện và của đường dây
Để sử dụng thiết bị, bạn cần kẹp que đo vào phần dẫn điện, trong khi đó kẹp cọc còn lại vào phần cách điện (vỏ máy) Sau đó, hãy quay tay quay một cách nhanh chóng và đều tay cho đến khi kim chỉ thị ổn định và không còn dao động, lúc này bạn có thể đọc chỉ số.
* Các lưu ý khi sử dụng MΩ
Khi chọn Megom mét, cần căn cứ vào cấp điện áp của thiết bị, thường là 500V Sử dụng Megom mét có điện áp định mức cao để đo thiết bị có điện áp thấp có thể dẫn đến việc đánh thủng cách điện của thiết bị.
- Khi chƣa sử dụng kim của Megom mét nằm ở vị bất kỳ trên mặt số
- Trước khi đo điện trở cách điện cần phải cắt nguồn điện của thiết bị được đo
- Khi đo phải đặt Megom mét thật bằng phẳng, ồn định để tránh khi quay kim bị dao động, số đọc sẽ không chính xác
- Các dây đấu với Megom mét phải dùng loại dây một sợi cách điện tốt
Sử dụng ampe kìm
Ampe kìm được cấu tạo từ một khung mạch từ có khả năng khép mở dễ dàng nhờ vào lò xo Trên mạch từ, nhiều vòng dây được quấn để thu nhận điện cảm ứng, cung cấp nguồn điện cho điện kế khung dây quay sau khi đã qua quá trình chỉnh lưu.
Ampe kìm hoạt động dựa trên nguyên lý máy biến áp, nơi dòng điện xoay chiều chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường xung quanh Từ trường này biến thiên trong mạch từ của Ampe kìm, sinh ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây Dòng điện cảm ứng sau đó được bộ chỉnh lưu chuyển đổi thành dòng điện một chiều, cung cấp cho điện kế hoạt động.
Ampe kìm không chỉ có chức năng chính là đo cường độ dòng điện xoay chiều mà còn được thiết kế để đo điện áp xoay chiều và điện trở, tương tự như đồng hồ VOM.
Hình 1- 11: Cấu tạo ampe kìm a) Đo dòng điện xoay chiều:
- Bật công tắc về thang đo có ký hiệu AC.A (Ampe)
- Chọn tầm đo thích hợp thích hợp với dòng điện cần đo
- Kẹp Ampe kế vào dây dẫn cần đo
- Đọc trị số trên cung vạch đo tương ứng
Khi dòng điện qua dây dẫn quá nhỏ, việc đọc trở nên khó khăn Để cải thiện, ta có thể quấn dây dẫn quanh khung của Ampe kìm, giúp tăng dòng cảm ứng Lúc này, chỉ số dòng điện sẽ tăng theo tỷ lệ với số vòng quấn Để có được giá trị thực của dòng điện cần đo, ta chỉ cần lấy chỉ số đọc được chia cho số vòng dây quấn.
- Bật công tắc về thang đo có ký hiệu AC.V
- Chọn tầm đo thích hợp với điện áp cần đo
- Dùng hai que đo để đo điện áp cần đo
- Đọc chỉ số trên cung vạch tương ứng với tầm đo c) Đo điện trở R:
- Bật công tắc về thang đo có ký hiệu Ω
- Chọn tầm đo thích hợp thích hợp với điện trở cần đo
- Dùng hai que đo, đo điện trở cần đo
- Đọc chỉ số trên cung vạch tương ứng, và nhân với giá trị đo
Câu hỏi và bài tập
Câu 1: Hãy trình bày cách sử dụng đồng hồ VOM?
Câu 2: Hãy nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Ampe kìm?
Câu 3 Hãy đo dòng điện và điện áp của các mạch điện sau: a, Đo dòng điện 1 chiều: b, Đo điện áp: a) b)
1 Đấu nối mạch theo sơ đồ
3.Quan sát, đọc và ghi kết quả đo.
KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT
Cầu dao
Cầu dao là thiết bị điện cơ bản dùng để đóng cắt dòng điện một cách thủ công, thường được áp dụng trong các mạch điện với điện áp tối đa 220V/DC hoặc 380V/AC.
1.1 Cấu tạo a Ký hiệu (Hình 2 - 1 )
Hình 2 - 1: Ký hiệu cầu dao b Cấu tạo (Hình 2 - 2 )
Hình 2 – 2: Các bộ phận của cầu dao
Cầu dao 3 pha 1 ngả Cầu dao 2 pha 1 ngả
Cầu dao có lƣỡi dao phụ Cầu dao 3 pha
Trong cầu dao, các bộ phận tiếp xúc đóng vai trò quan trọng, nơi mà dòng điện di chuyển giữa các vật dẫn Bề mặt tiếp xúc giữa các vật dẫn được gọi là mặt tiếp xúc Tiếp xúc trong cầu dao thường là dạng tiếp xúc động mở, với tiếp điểm kẹp Lưỡi dao được gắn cố định ở một đầu, trong khi đầu còn lại gắn vào tay nắm của cầu dao Các vật liệu chế tạo cho điểm tiếp xúc thường là bạc, đồng, platin, vonfram, niken, và đôi khi là vàng Bạc nổi bật với khả năng dẫn điện và truyền nhiệt tốt, trong khi platin không có lớp ôxit và có điện trở tiếp xúc thấp Vonfram có nhiệt độ nóng chảy cao và khả năng chống mài mòn tốt, trong khi đồng và đồng thau cùng với các kim loại hoặc hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao là những vật liệu được sử dụng phổ biến nhất.
Bulông và vít làm từ thép được sử dụng để kết nối các vật cố định với nhau Mỗi cực của cầu dao có bulông hoặc lỗ để đấu nối dây, trong khi nắp che chắn được làm bằng nhựa hoặc nhíp Đế của cầu dao thường được chế tạo từ sứ, nhựa hoặc phíp Đặc biệt, một số cầu dao được trang bị thêm dây chảy (cầu chì) để bảo vệ thiết bị khỏi tình trạng ngắn mạch.
Cầu dao hoạt động nhờ vào lực tác động từ bên ngoài, thường là bằng tay Khi cầu dao được đóng, lưỡi dao sẽ tiếp xúc với ngàm dao, tạo thành mạch điện Ngược lại, khi lưỡi dao rời khỏi ngàm, mạch điện sẽ bị ngắt.
Cầu dao cần đảm bảo ngắt điện tin cậy cho thiết bị, yêu cầu chiều dài lưỡi dao lớn hơn 50mm Việc sử dụng lưỡi dao phụ và lò xo giúp tăng tốc độ ngắn mạch, dập tắt hồ quang nhanh chóng mà không làm hỏng ngàm dao Để đảm bảo tiếp xúc tốt giữa lưỡi dao và ngàm dao, cần dẫn điện hiệu quả, vì nhiệt độ tại mối tiếp xúc có thể tăng cao và gây hỏng hóc Để giảm điện trở tiếp xúc, thường sử dụng lớp mạ kim loại bảo vệ kim loại chính, giúp nâng cao độ bền và hiệu suất của cầu dao.
Tiếp điểm đồng hoặc đồng thau thường được mạ bạc, nhưng mạ thiếc không hiệu quả bằng mạ bạc Khi có dòng điện chạy qua, đặc biệt trong trường hợp ngắn mạch, thiếc có thể chảy và bắn ra xung quanh, dẫn đến nguy cơ chạm chập tiếp theo Điều này xảy ra vì nhiệt độ nóng chảy của thiếc thấp hơn so với bạc.
- Kẽm mạ Niken nhằm giảm Oxy hoá, không chảy hẳn ra ngoài
Để bảo vệ hiệu quả bề mặt kim loại, kim loại mạ cần có điện thế hoá học gần tương đương với điện thế hoá học của kim loại làm tiếp điểm, từ đó tăng lực ép F và giảm thiểu khe hở.
Tay nắm đƣợc bố trí ở một bên hay ở giữa hoặc có tay nắm điều khiển đƣợc nối dải ra phía trước để thao thác có khoảng cách
Hoạt động của cầu dao khi ngắn mạch:
Khi tiếp điểm bị quá tải hoặc xảy ra ngắn mạch, nhiệt độ tại vị trí tiếp xúc sẽ tăng cao, dẫn đến giảm tính đàn hồi và cường độ cơ khí của tiếp điểm Nhiệt độ cho phép trong trường hợp ngắn mạch đối với đồng và đồng thau dao động từ 200 đến 300°C, trong khi đối với nhôm, mức nhiệt độ an toàn là từ 150°C trở xuống.
Ta có thể phân biệt 3 trường hợp sau:
Khi tiếp điểm ở vị trí đóng bị ngắn mạch, nó sẽ bị nóng chảy và hàn dính lại Kinh nghiệm cho thấy rằng lực ép lên tiếp điểm càng lớn thì dòng điện làm cho tiếp điểm nóng chảy và hàn dính cũng sẽ càng lớn, thường lực ép này dao động trong khoảng từ 200 đến 500N.
Do đó tiếp điểm cần phải có lực giữ tốt
Khi tiếp điểm đang trong quá trình đóng bị ngắn mạch, lực điện động sẽ kéo tiếp điểm ra xa Tuy nhiên, do chấn động trong quá trình này, hiện tượng hàn dính có thể dễ dàng xảy ra.
- Tiếp điểm đang trong quá trình đóng bị ngắn mạch, trường hợp này sẽ sinh ra hồ quang làm nóng chảy tiếp điểm và mài mòn mặt tiếp xúc
1.3 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng a Hư hỏng
Cầu dao thường gặp các dạng sai hỏng như sau:
Lƣỡi dao động bị mòn, bị rỗ hoặc bị cháy
Hƣ hỏng các cực đấu dây, các ốc vít bị mòn
Ngàm cố định bị mòn, bị rỗ hoặc bị cháy hoặc bị hở quá lớn
Bị vỡ đế hoặc nắp bảo vệ b Nguyên nhân hư hỏng
Việc thao tác đóng cắt thường xuyên sẽ khiến lưỡi dao động và ngàm cố định bị mòn, đồng thời cũng có thể dẫn đến tình trạng rỗ và cháy Nguyên nhân chính là do quá trình đóng cắt không dứt khoát, thực hiện dưới tải lớn và có hiện tượng cháy hồ quang.
Các cực đấu dây bị hƣ do tháo lắp nhiều và dùng lực quá lớn
Do bị lực bên ngoài tác động
- Ngắt nguồn điện trước khi tháo cầu dao để sửa chữa
- Tháo nắp cầu dao để quan sát cấu tạo bên trong của cầu dao
- Kiểm tra lƣỡi dao động
- Kiểm tra các cực đấu dây trên và dưới
- Xiết chặt các ốc vít cố định giữa tay nắm với các lƣỡi dao động
- Kiểm tra lƣỡi dao động phụ
- Lắp ráp lại: ngƣợc với quá trình tháo
- Lắp nắp đậy cầu dao lại
Cầu dao đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, được sử dụng làm cầu dao tổng cho các phân xưởng sản xuất và để điều khiển việc đóng, ngắt điện cho các mạch điện công nghiệp.
Dao cách ly
Gồm các bộ phận chính sau :
Hình 2 – 3: Các bộ phận của dao cách ly
1 Sứ cách điện 4 Dây dẫn
2 Lưỡi dao 5 Hệ thống truyền động
Dao cách ly gần giống cầu dao hạ thế nhƣng vì dao cách ly làm việc ở điện áp cao nên các phụ kiện thường lớn hơn
Dao cách ly có nhiều loại:
Theo số cực có: dao 1 cực, dao 3 cực
Theo nơi đặt có: dao đặt trong nhà và dao đặt ngoài trời
Theo cấu tạo có dao đặt ngang và dao đặt đứng
Dao cách ly có chức năng ngắt mạch điện khi không có dòng điện, giúp cách ly các bộ phận của mạch điện khỏi những phần có điện để thực hiện sửa chữa an toàn Đặc biệt, dao cách ly không được trang bị bộ phận dập hồ quang.
2.3 Tính chọn dao cách ly
Dao cách ly đƣợc lựa chọn theo các điều kiện định mức và đƣợc kiểm tra theo theo điều kiện ổn định lực điện động và ổn định nhiệt
- Điện áp định mức (kV)
- Dòng điện ổn định lực điện động : i max ≥ I xk
- Dòng điện ổn định nhiệt trong thời gian : odn gh odn t
Các loại công tắc và nút điều khiển
3.1 Công tắc a, Khái niệm: Là loại khí cụ điện dùng để đóng cắt dòng điện hoặc đổi nối mạch điện bằng tay trong các mạch điện có công suất bé
Công tắc 1 cực Công tắc đảo chiều Công tắc hành trình b, Phân loại:
- Theo hình dạng bên ngoài, người ta chia công tắc làm 3 loại:
- Theo công dụng người ta chia công tắc ra các loại:
+ Công tắc đóng ngắt trực tiếp
+ Công tắc chuyển mạch (hay công tắc vạn năng)
+ Công tắc một pha dùng trong điện sinh hoạt
Hình 2 - 4: Công tắc hộp a Hình dạng chung b Mặt cắt (vị trí đóng) a Cấu tạo:
Các tiếp điểm tĩnh được gắn trên vành nhựa bakelit cách điện và có đầu vặn vít, trong khi các tiếp điểm động nằm trên cùng trục và cách điện với trục, tương ứng với các vành khác nhau Khi trục quay đến vị trí thích hợp, một số tiếp điểm động sẽ tiếp xúc với các tiếp điểm tĩnh, trong khi số còn lại sẽ rời khỏi Sự chuyển dịch của tiếp điểm động được thực hiện nhờ cơ cấu cơ khí có núm vặn, kết hợp với lò xo phản kháng trong vỏ hộp để tạo sức bật nhanh, giúp dập tắt hồ quang hiệu quả.
Công tắc hộp là thiết bị điện đơn giản, được điều khiển bằng tay, dùng để mở và tắt các động cơ nhỏ trong máy móc công nghiệp Thiết bị này hoạt động với điện áp một chiều lên đến 440V và điện áp xoay chiều tối đa 500V.
Công tắc vạn năng đƣợc chế tạo theo kiểu tay gạt có các vị trí cố định hoặc có lò xo phản hồi về vị trí ban đầu
Công tắc vạn năng thường được sử dụng làm cầu dao tổng cho các máy công cụ và để điều khiển trực tiếp các động cơ điện có công suất nhỏ, nhằm kiểm soát các mạch điện tự động Ngoài ra, nó còn có thể thay đổi chiều quay của động cơ hoặc chuyển đổi cách đấu cuộn dây Stato từ sao kép sang tam giác.
Công tắc vạn năng là thiết bị quan trọng trong việc đóng ngắt và chuyển đổi mạch điện cho các cuộn dây hút của contactơ và khởi động từ Thiết bị này thường được sử dụng trong các mạch điện điều khiển với điện áp lên đến 440V - 500V.
Công tắc hành trình là thiết bị quan trọng trong việc đóng ngắt mạch điện điều khiển trong các hệ thống truyền động và tự động hóa Nó hoạt động dựa trên vị trí của tay gạt tại các cơ cấu truyền đổi cơ khí, giúp tự động điều khiển hành trình làm việc và ngắt điện ở cuối hành trình để đảm bảo an toàn cho hệ thống.
Ví dụ: Giới hạn khẩu độ đóng và mở cửa, giới hạn hướng dịch chuyển của Balăng điện, giới hạn điểm đến của thang máy
3.5 Nút điều khiển (Nút nhấn)
Nút điều khiển, hay còn gọi là nút nhấn, là một thiết bị điện quan trọng giúp đóng ngắt từ xa các thiết bị điện từ và thiết bị báo hiệu khác nhau.
Thường mở Thường đóng Nút nhấn liên động
- Theo kiểu dáng người ta chia ra các loại sau :
Kiểu hở thường được lắp đặt trên bảng điều khiển, hộp hoặc mặt tủ điện, trong khi kiểu bảo vệ được thiết kế trong vỏ nhựa hoặc vỏ sắt hình hộp, chủ yếu nhằm mục đích chống va đập.
+ Kiểu bảo vệ chống bụi : chế tạo với vỏ đúc lion bằng nhựa hoặc kim loại nhẹ
+ Kiểu chống nước: đặt trong vỏ kín bằng nhựa không cho nước vào
Hình 2 –5: Nút ấn thường đóng
+ Kiểu chống nổ: chế tạo với vỏ đặc biệt kín để cho các khí cháy, khí nổ không tiếp xúc
- Theo yêu cầu điều khiển có thể chia làm 2 loại :
+ Loại 1 nút : đơn ( một cặp thường đóng hoặc thường mở giống nút nhấn chuông nhà của dân )
+ Loại 2 nút : liên động một cặp thường mở và một cặp thường đòng
Nút nhấn đóng vai trò quan trọng trong việc phát tín hiệu cho các bộ phận chấp hành, bao gồm các khí cụ điện, và đồng thời được sử dụng để thay đổi chế độ làm việc của hệ thống điện.
+ Nút nhấn dùng để thông báo tin tức
Aptômát
ATM thường được thiết kế với hai hoặc ba cấp tiếp điểm, bao gồm tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ và tiếp điểm hồ quang Khi mạch được đóng, tiếp điểm hồ quang sẽ đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ và cuối cùng là tiếp điểm chính Ngược lại, khi cắt mạch, quá trình diễn ra theo thứ tự ngược lại.
Hình 2 – 7: ATM bảo vệ dòng cực đại f lx
Hình 2 – 6 mô tả cấu trúc của ATM bảo vệ dòng cực tiểu f lx, với điểm chính mở trước, tiếp điểm phụ và tiếp điểm hồ quang Thiết kế này giúp hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm chính khỏi hư hỏng Việc sử dụng tiếp điểm phụ là cần thiết để ngăn chặn sự lan rộng của hồ quang, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.
- Tiếp điểm thường được làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ quang như: Ag- W, Cu- W, Cu- Ni vv b Buồng dập hồ quang
Để đảm bảo ATM có khả năng dập hồ quang hiệu quả trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, người ta sử dụng hai kiểu thiết bị dập hồ quang: kiểu nửa kín và kiểu hở Cơ cấu truyền động cắt áptômát cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
Truyền động cắt ATM có hai phương pháp chính: điều khiển bằng tay và điều khiển bằng cơ điện (điện từ) Phương pháp điều khiển bằng tay được áp dụng cho các ATM có dòng điện định mức không vượt quá 600A, trong khi điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được sử dụng cho các ATM có dòng điện lớn hơn, lên đến 1000A.
ATM tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ, gọi là móc bảo vệ:
- Móc bảo vệ quá tải (còn gọi là quá dòng điện) để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị quá tải
- Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch điện chính
- Móc kiểu Rơle nhiệt đơn giản hơn, có kết cấu tương tự rơle nhiệt có phần tử đốt nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính
+ Móc bảo vệ sụt (còn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thường dùng kiểu điện từ Cuộn dây mắc song song với mạch điện chính
Hình 2 – 8 : Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của áp tô mát
8, 9 Lá sắt non 10,11 Lò xo
- Lúc mạng điện bình thường, các chi tiết như hình vẽ, mạch điện được đóng kín
Khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch hoặc quá tải, dòng điện sẽ gia tăng, khiến Rơle dòng điện hoạt động Rơle hút sắt non, làm tay đòn tác động vào cần răng và nhả móc Dưới tác động của lò xo, bộ phận tiếp xúc sẽ mở ra, dẫn đến việc cắt mạch điện.
Khi xảy ra sụt áp, rơle điện áp sẽ kích hoạt mở lõi sắt non Dưới tác động của lò xo, lá sắt non sẽ đẩy tay đòn, làm cho cần răng và móc nhả ra, đồng thời cắt đứt mạch điện.
4.3 Tính chọn áptômát Để chọn đƣợc áptômát phù hợp ta cần phải biết công dụng, các yêu cầu và cách phân loại của áptômát
- ATM là loại khí cụ điện dùng để đóng cắt có tải, điện áp đến 600v dòng điện đến 1000A
- ATM tự động cắt mạch điện khi mạch điện bị sự cố ngắn mạch, quá tải, kém áp
- ATM đƣợc chế tạo với dòng điện định mức đến 600A, thời gian tác động t (0,1-0,3)s; loại tác động nhanh t = 0,02s
- Chế độ làm việc ở định mức của ATM phải là chế độ dài hạn
- ATM phải ngắt đƣợc trị số dòng điện ngắn mạch lớn
- Phải có thời gian đóng cắt bé
- Phải có khả năng điều chỉnh trị số dòng điện tác động và thời gian tác động
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị khi sử dụng
- Theo kết cấu : có ATM 1 cực, 2 cực, 3 cực
- Theo thời gian thao tác có: Loại tác động tức thời và loại tác động không tức thời
- Theo công dụng bảo vệ có: ATM cực đại theo dòng, cực tiểu theo dòng, cực tiểu theo điện áp và ATM dòng điện ngƣợc
Câu hỏi ôn tập Câu 1 Hãy trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cầu dao?
Cầu dao có thể gặp các hư hỏng như không đóng hoặc không mở được, nguyên nhân thường do quá tải, bụi bẩn hoặc hư hỏng linh kiện Để sửa chữa, cần kiểm tra và thay thế linh kiện hỏng, vệ sinh cầu dao định kỳ Dao cách ly được cấu tạo từ các bộ phận như tiếp điểm, vỏ cách điện và cơ cấu đóng mở, hoạt động dựa trên nguyên lý ngắt mạch điện khi cần thiết, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.
Câu 4 Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Áp tô mát?
Câu 5 Nêu cách tính chọn áp tô mát?
KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ
Rơle dòng điện
Hình 3 - 1 : Cấu tạo của rơle dòng điện
Cuộn dây hút của rơle dòng điện thường có tiết diện dây lớn và số vòng ít Trong các mạch công suất nhỏ, cuộn dây này thường được nối tiếp để bảo vệ mạch Đối với những mạch có dòng làm việc lớn, cuộn dây thường được kết nối trong mạch thứ cấp của máy biến dòng.
Rơle dòng điện hoạt động dựa trên cường độ dòng điện qua cuộn dây Khi dòng điện i nhỏ hơn hoặc bằng dòng định mức, trạng thái tiếp điểm không thay đổi Ngược lại, nếu dòng điện i vượt quá định mức, tiếp điểm sẽ thay đổi trạng thái Đối với rơle dòng điện cực tiểu, khi dòng điện lớn hơn hoặc bằng định mức, tiếp điểm không thay đổi; nhưng nếu dòng điện nhỏ hơn định mức, tiếp điểm sẽ thay đổi Trị số tác động của rơle được điều chỉnh theo yêu cầu sử dụng trong giới hạn nhất định cho từng loại rơle cụ thể.
Rơle điện áp
Thường dùng để bảo vệ các thiết bị điện khi điện áp của nó tăng hoặc giảm quá mức quy định
Rơle điện áp được thiết kế tương tự như rơle dòng điện, nhưng với cuộn dây có số vòng nhiều hơn Nó được kết nối song song với mạch điện của thiết bị cần bảo vệ, nhằm đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống điện.
Tuỳ theo nhiệm vụ bảo vệ, rơle điện áp đƣợc chia thành hai loại
Rơle điện áp cực đại có chức năng bảo vệ thiết bị điện bằng cách ngắt điện khi điện áp vượt quá mức quy định Khi điện áp bình thường, phần ứng của rơle đứng yên, nhưng khi điện áp tăng cao, lực điện từ sẽ vượt qua lực cản, khiến rơle hoạt động và ngắt điện khỏi mạch, ngăn ngừa nguy cơ cháy hỏng thiết bị.
Rơle điện áp cực tiểu hoạt động bằng cách đóng hoặc mở các tiếp điểm khi điện áp giảm xuống dưới mức quy định, nhờ vào lực cản của phần ứng Điện áp khởi động của rơle có thể được điều chỉnh thông qua sức căng của lò xo, thay đổi sơ đồ đấu các cuộn dây hoặc điều chỉnh bằng vít.
Rơle nhiệt
Rơle nhiệt bao gồm bộ phận đốt nóng kết nối với mạch điện cần bảo vệ và băng kép kim loại gồm hai thanh kim loại có hệ số giãn nở khác nhau Một đầu của băng kép kim loại được cố định, trong khi đầu còn lại tác động lên đòn quay quanh trục Đòn này kết hợp với lò xo và tiếp điểm thường đóng, được mắc nối tiếp với mạch khống chế, thường là mạch điện của cuộn dây công tắc tơ.
Hình 3 – 2: Cấu tạo của rơle nhiệt
3.2 Nguyên lý hoạt động và phân loại a Nguyên lý hoạt động
Khi dòng phụ tải đi qua phần tử đốt nóng nhỏ hơn hoặc bằng định mức của rơle nhiệt, rơle sẽ không tác động do nhiệt độ trên cuộn dây không đủ để làm nóng băng kim loại kép.
Khi dòng điện trong mạch vượt quá mức quy định, băng kim loại kép 2 sẽ bị gia nhiệt và uốn cong lên trên Sự uốn cong này khiến đòn 3 quay quanh trục 4 theo chiều ngược kim đồng hồ nhờ vào tác động của lò xo 5, từ đó mở tiếp điểm 6 và cắt mạch điện điều khiển.
Để rơle nhiệt trở lại trạng thái bình thường, cần để băng kép kim loại nguội trong một thời gian, sau đó ấn nút phục hồi để đòn 3 trở về vị trí liên kết với băng kép kim loại, làm cho tiếp điểm 6 đóng lại Phân loại rơle nhiệt cũng rất quan trọng trong quá trình này.
- Theo phương thức đốt nóng, người ta chia làm 3 loại
+ Đốt nóng trực tiếp: dòng điện đi trực tiếp qua phiến kim loại kép
Đốt nóng gián tiếp là quá trình mà dòng điện đi qua điện trở bao quanh phiến kim loại Trong khi đó, đốt nóng hỗn hợp được đánh giá là hiệu quả hơn nhờ sự kết hợp giữa đốt trực tiếp và gián tiếp, mang lại tính ổn định nhiệt cao và khả năng làm việc ở mức quá tải lớn, từ 12 đến 15 lần dòng điện định mức (Iđm).
+ Một cực : bảo vệ ở mạng một pha
+ Hai cực hoặc ba cực : bảo vệ ở mạng xoay chiều ba pha
3.3 Tính chọn rơle nhiệt Đặc tính cơ bản của rơle nhiệt là quan hệ giữa thời gian tác động và dòng điên phụ tải chạy qua
Để đảm bảo thiết bị có tuổi thọ lâu dài theo đúng thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, cần bảo vệ các đối tượng có đặc tính ampe - giây.
Để chọn rơle nhiệt phù hợp, cần đảm bảo đường đặc tính của rơle thấp hơn một chút và gần sát với đường đặc tính của thiết bị cần bảo vệ Nếu chọn rơle quá thấp, sẽ không tận dụng được công suất của thiết bị; ngược lại, nếu chọn quá cao, sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị.
Khi sử dụng rơle nhiệt, việc lựa chọn dòng điện định mức phù hợp là rất quan trọng Cần chọn dòng điện định mức của rơle nhiệt tương ứng với dòng định mức của thiết bị cần bảo vệ Rơle nhiệt sẽ hoạt động hiệu quả khi được cài đặt ở giá trị dòng điện thích hợp.
= (1,2 -1,3) I đm (I đm : Dòng điện định mức)
Khi nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi, dòng điện tác động đến rơle cũng bị ảnh hưởng, dẫn đến độ chính xác trong bảo vệ giảm sút Thông thường, khi nhiệt độ cao, dòng điện tác động sẽ giảm, do đó cần điều chỉnh lại vít điều chỉnh để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
3.4 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng
Nguyên nhân gây ra sự cố có thể bao gồm dòng điện vượt quá trị số định mức, điện áp tăng cao hoặc tần số thao tác của rơle nhiệt không đúng quy định Ngoài ra, lực ép trên các tiếp điểm không đủ, giá đỡ tiếp điểm không bằng phẳng và bề mặt tiếp điểm bị han gỉ cũng là những yếu tố cần lưu ý.
- Hiện tượng hư hỏng cuộn dây
Nguyên nhân gây ra sự cố có thể bao gồm: hiện tượng ngắn mạch giữa các vòng dây, cách điện kém, ngắn mạch giữa các dây dẫn hoặc giữa các dây quấn do tiếp xúc không đúng cách Ngoài ra, việc đứt dây quấn và điện áp tăng cao hơn mức định mức cũng là những yếu tố quan trọng cần lưu ý.
Cầu chì
Cầu chì là thiết bị điện quan trọng, giúp bảo vệ các thiết bị và lưới điện khỏi dòng điện ngắn mạch Đây là phương pháp bảo vệ đơn giản và phổ biến, thường được sử dụng để bảo vệ đường dây, máy biến áp, động cơ điện cũng như mạng điện trong gia đình.
Khi mạch điện bị quá tải lớn và kéo dài, cầu chì có thể hoạt động nhưng không nên dựa vào tính năng này, vì điều này sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đường dây.
4.1 Cấu tạo a Cầu chì nắp xoáy
Hình 3 – 3: Cầu chì nắp xoáy
Nắp xoáy có cấu tạo bao gồm một giá bằng sứ, thân hình trụ có ren lớn làm bằng đồng, và đầu tiếp xúc cũng bằng đồng Giữa thân và đầu tiếp xúc có dây chảy chứa bột thủy tinh để hỗ trợ việc dập hồ quang Dòng điện phụ tải đi qua đầu đấu dây, qua ren, dây chảy, các đầu tiếp xúc, và cuối cùng đến cực đấu dây.
Cầu chì nắp xoáy được sản xuất với dòng điện tối đa 60A và điện áp 250V, 380V, thích hợp cho việc thay thế ở những vị trí không vướng mắc phần mạch điện Ngoài ra, cầu chì kiểu ống loại P (hay còn gọi là kiểu tháo được) cũng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện.
Cầu chì kiểu ống loại p được làm từ phíp với hai đầu được bịt kín bằng nắp đồng Bên trong ống chứa dây chảy, được chế tạo từ kẽm với tiết diện khác nhau, không có chất dập hồ quang Khi dòng điện làm đứt dây chảy, hồ quang hình thành và khí sinh ra trong ống sẽ tăng áp lực, dẫn đến việc hồ quang bị dập tắt Cầu chì này có khả năng cắt dòng điện lớn và rất thuận tiện cho việc thay thế khi xảy ra sự cố.
4.2 Nguyên lý hoạt động và phân loại a Nguyên lý hoạt động
Cầu chì là một thiết bị bảo vệ điện, bao gồm một dây chảy thường làm bằng chì, nhôm, đồng hoặc kẽm, được đặt trong vỏ kín để dập hồ quang Nó được lắp nối tiếp với mạch điện cần bảo vệ, giúp ngăn chặn quá tải và bảo đảm an toàn cho hệ thống điện.
Khi dòng điện đi qua dây chảy, theo định luật Jun-Len-xơ, sẽ sinh ra nhiệt, làm cho dây chảy nóng lên Nếu dòng điện chưa đủ lớn, nhiệt độ dây chảy sẽ không vượt quá nhiệt độ nóng chảy của dây chì trong mạch điện Tuy nhiên, khi dòng điện tăng cao, nhiệt độ dây chảy có thể đạt đến mức gây đứt mạch điện, dẫn đến hiện tượng cầu chì nổ.
Dòng điện dây chảy, ký hiệu Idc, là dòng điện nhỏ nhất cần thiết để làm dây chảy đứt, và nó phụ thuộc vào kích thước cũng như vật liệu của dây chảy.
- Loại hở : Cầu chì hở
- Loại hộp: Cầu chì hộp
- Cầu chì kiểu nắp vặn
- Cầu chì ống : Loại tháo đƣợc và loại không tháo đƣợc
Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt:
Cầu chì đƣợc chọn theo 2 điều kiện sau:
+ U đmCC : Điện áp định mức của cầu chì.
+ I đm : Dòng định mức của dây chảy (A), nhà chế tạo cho theo các bảng
Dòng điện tính toán là dòng điện lớn nhất mà dây chảy cầu chì có thể chịu đựng (A) Đối với thiết bị một pha, như các thiết bị điện gia dụng, dòng tính toán chính là dòng định mức của thiết bị đó.
+ I đm tb : Là dòng điện định mức của thiết bị
+ U đm : Điện áp pha định mức bằng 220V
+ cos : Lấy theo thiết bị điện
Với đèn sợi đốt bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh lấy cos = 1
Với quạt, đèn tuýp, điều hòa, tủ lạnh, máy giặt:
Khi cầu chì bảo vệ lưới ba pha, dòng tính toán xác định như sau:
+ U đm : Điện áp dây định mức của lưới điện bằng 380V
+ Cos: Lấy theo thực tế
* Cầu chì bảo vệ 1 động cơ chọn theo 2 điều kiện sau:
+ I mm : Là dòng điện mở máy của động cơ
+ K t : Hệ số tải của động cơ, nếu không biết lấy K t =1, khi đó
+ K mm : Là hệ số mở máy của động cơ KĐB roto lồng sóc (thường Kmm= 4 7) + : Là hệ số phụ thuộc điều kiện mở máy, chọn nhƣ sau:
Với động cơ mở máy nhẹ nhàng hoặc mở máy không tải (máy bơm, máy cắt gọt kim loại), = 2,5
Với động cơ mở máy nặng hoặc mở máy có tải (cần cẩu, cần trục, máy nâng),
+I đmD là dòng định mức của động cơ đƣợc xác định theo công thức:
U đm : là điện áp định mức lưới hạ áp của mạng 3 pha cos: là hệ số công suất định mứccủa động cơ nhà chế tạo cho, thường bằng 0,8
: là hiệu suất của động cơ
* Cầu chì bảo vệ 2 3 động cơ:
Trong thực tế, một cụm động cơ có thể bao gồm hai hoặc ba động cơ nhỏ, hoặc một cụm động cơ lớn kết hợp với một hoặc hai động cơ nhỏ gần đó, và chúng thường được cấp điện chung qua một cầu chì Khi chọn cầu chì cho trường hợp này, cần tuân thủ hai điều kiện quan trọng.
: Lấy theo tính chất của động cơ mở máy
4.4 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng
- Hƣ hỏng dây chảy; nguyên nhân chủ yếu do quá tải, ngắn mạch
- Hƣ hỏng vỏ nhựa; do quá tải, ngắn mạch gây cháy nổ, đứt dây chì, hồ quang mạnh.
Thiết bị chống rò
Các phần tử chính cấu tạo nên DDR là
Mạch từ hình xuyến được quấn các cuộn dây công suất lớn, cho phép dòng điện cung cấp cho hệ tiêu thụ điện chạy qua.
Rơle mở mạch được điều khiển bởi cuộn dây đo lường có tiết diện nhỏ, được đặt trên mạch từ hình xuyến và tác động lên các cực cắt.
Hình 3 – 5: Cấu tạo aptômat so lệch (DDR)
1 Đo lường sự cân bằng 3 Mạch từ hình xuyến
2 Cơ cấu nhả 4 Thiết bị điện
5.2 Nguyên lý hoạt động và phân loại a Nguyên lý hoạt động
Trong trường hợp có sự cố ta có
I 1 : là dòng điện đi vào thiết bị tiêu thụ điện
I 2 : là dòng điện đi từ thiết bị tiêu thụ điện ra
I d : là dòng điện sự cố
I c : là dòng điện đi qua cơ thể người
Mất cân bằng trong mạch từ hình xuyến gây ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây cò tìm, dẫn đến tác động của rơle và cuối cùng mở mạch điện.
Thiết bị chống dòng điện rò RCCB ( Residual Cuirent Ciruit Breakr)
Cầu dao bảo vệ so lệch hay ID ( Interrupteur Differentiel )
Công tắc bảo vệ FI
Loại RCD ( Residual Current Device)
5.3 Tính chọn thiết bị chống rò
* Chọn theo dòng tác động
Thiết bị bảo vệ dòng điện rò 300mA và 500mA thích hợp cho việc bảo vệ hệ thống điện dân dụng, giúp ngăn ngừa rủi ro cháy nổ Đối với các thiết bị gia dụng có nguy cơ chạm vỏ với dòng điện rò lớn, nên sử dụng loại 100mA để đảm bảo an toàn.
Loại 30mA là phổ biến nhất đƣợc dùng làm thiết bị bảo vệ chống điện giật
Trong các hệ thống điện yêu cầu an toàn cao, như ở nơi công cộng hoặc cho người khuyết tật, việc sử dụng thiết bị bảo vệ chống dòng điện rò 10mA là rất cần thiết Điều này đặc biệt quan trọng tại các địa điểm như trường học, bệnh viện, nhà trẻ và phòng riêng của trẻ, nơi người sử dụng có thể thiếu kỹ năng sử dụng điện.
* Chọn theo đặc điểm của mạng điện
Mạng điện tiêu chuẩn là mạng điện làm việc có tính ổn định thì chọn loại bình thường
Mạng điện có mặt của thành phần một chiều dao động dùng loại RCCB đặc biệt có biến dòng
Mạch điện có mặt của thành phần một chiều ổn dịnh sử dụng loại Si- RCCB
5.4 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng
Thiết bị chống rò tương tự như rơle điện từ và thường gặp phải các sự cố liên quan đến tiếp điểm, hệ thống lò xo và cuộn dây Nguyên nhân chính gây ra những hư hỏng này thường là do hiện tượng ngắn mạch hoặc tải quá lớn phía sau rơle.
Biến áp đo lường
Khi mạch điện có điện áp hoặc dòng điện vượt quá khả năng của các thiết bị đo và các công cụ bảo vệ, cần sử dụng biến áp đo lường để đảm bảo dòng điện và điện áp phù hợp.
Hình 3 – 6: Sơ đồ nguyên lý biến điện áp
Máy biến điện áp có chức năng hạ thấp điện áp từ mức cao xuống mức thấp để phục vụ cho các mục đích đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa Điện áp ở phía thứ cấp của máy biến điện áp thường khoảng 100V, không phụ thuộc vào điện áp định mức ở phía sơ cấp.
Máy biến điện áp hoạt động dựa trên nguyên lý tương tự như máy biến áp động lực, nhưng có công suất nhỏ hơn, dao động từ 5VA đến 300VA.
Do tổng trở mạch ngoài của thứ cấp máy biến điện áp (TU) rất nhỏ, nên có thể xem máy biến điện áp này thường xuyên hoạt động trong trạng thái không tải.
Máy biến điện áp thường được chế tạo thành loại 1 pha 3 pha hay 3 pha 5 trụ theo các cấp điện áp nhƣ 6, 10, 15, 24, 36 kV
Máy biến dòng có chức năng chuyển đổi dòng điện lớn thành dòng điện nhỏ, phục vụ cho các thiết bị đo lường, bảo vệ rơle và hệ thống tự động hóa.
- Thông thường dòng điện phía thứ cấp của TI là 1A hoặc 5A Công suất định mức khoảng 5VA – 120VA
- Về nguyên lý cấu tạo thì máy biến dòng ( TI ) cũng giống MBA điện lực
Hình 3 –7: Sơ đồ nguyên lý biến dòng điện
Cuộn dây sơ cấp của TI được kết nối nối tiếp với dây dẫn điện áp cao, trong khi ngõ ra được nối với đồng hồ đo Dòng điện chạy qua hai cực của khối lượng (KL) chính là dòng điện cung cấp cho tải.
- Cuộn dây sơ cấp có số vòng dây rất nhỏ, với dòng điện phía sơ cấp nhỏ hơn hoặc bằng 600A thì cuộn sơ cấp chỉ có một vòng dây
Phụ tải thứ cấp của máy biến dòng TI rất nhỏ, thường hoạt động trong tình trạng ngắn mạch Để đảm bảo an toàn cho người vận hành, cuộn thứ cấp của máy biến dòng cần được nối đất.
Máy biến dòng có nhiều loại khác nhau, phù hợp với nhiều vị trí lắp đặt Dựa vào số vòng dây của cuộn sơ cấp, máy biến dòng được chia thành hai loại chính: loại 1 vòng và loại nhiều vòng.
Rơ le điện áp và rơ le dòng điện có cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng biệt, giúp kiểm soát và bảo vệ hệ thống điện Rơ le điện áp hoạt động dựa trên sự thay đổi của điện áp trong mạch, trong khi rơ le dòng điện dựa vào dòng điện chạy qua mạch Đối với rơ le nhiệt, cấu tạo của nó bao gồm các thành phần như cảm biến nhiệt và mạch điều khiển, hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi điện trở khi nhiệt độ tăng, nhằm ngăn ngừa quá tải và bảo vệ thiết bị điện.
Câu 3: Trình bày cách tính chọn rơ le nhiệt?
Câu 4: Nêu các hƣ hỏng và nguyên nhân gây hƣ hỏng ở Rơ le nhiệt?
Câu 5: Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến áp đo lường?
KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
Công tắc tơ
Contactơ là thiết bị điện đóng cắt hạ áp, được sử dụng để tự động khống chế và điều khiển từ xa các thiết bị điện có điện áp lên đến 500V và dòng điện 600A, nhờ vào nút điều khiển hỗ trợ.
Mạch từ được cấu tạo từ các lá tôn silic có độ dày từ 0,35 đến 0,5 mm, nhằm giảm thiểu tổn hao dòng điện xoáy Mạch từ bao gồm hai phần: phần tĩnh là phần kẹp chặt và phần nắp được kết nối với hệ thống tiếp điểm thông qua hệ thống tay đòn.
Cuộn dây có điện trở thấp hơn nhiều so với điện kháng, và dòng điện trong cuộn dây phụ thuộc vào khe hở không khí giữa nắp và lõi thép cố định Do đó, không nên cấp điện cho cuộn dây khi nắp đang mở.
Hệ thống tiếp điểm gồm có tiếp điểm chính là tiếp điểm thường mở Tiếp điểm phụ có cả thường đóng và thường mở
Cuộn dây Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng
Công tắc tơ làm việc dựa trên nguyên tắc lực điện từ Khi ta cấp một điện áp U
Khi áp dụng 85% điện áp vào cuộn dây, nó sẽ tạo ra một từ trường Từ trường này sản sinh ra lực từ, lực này lớn hơn lực kéo của lò xo trong hệ thống truyền động, giúp hút lõi sắt vào bên trong.
LX c đóng vai trò quan trọng trong việc khép kín mạch từ Hệ thống tiếp điểm sẽ thay đổi trạng thái: tiếp điểm thường đóng mở ra, trong khi tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại.
1.3 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng
* Hiện tượng hư hỏng tiếp điểm
Khi dòng điện vượt quá trị số định mức, có thể xảy ra tình trạng quá tải hoặc ngắn mạch do điện áp tăng cao và tần số thao tác của thiết bị không đúng với định mức.
- Do lực ép trên các tiếp điểm không đủ Giá đỡ tiếp điểm không bằng phẳng
- Do bề mặt tiếp điểm bị ôxy hoá Do hậu quả của việc xuất hiện dòng điện ngắn mạch một pha với đất
* Hiện tượng hư hỏng cuộn dây
- Do ngắn mạch giữa các vòng dây, giữa các dây dẫn, do chất lƣợng dây dẫn xấu
- Do điện áp tăng cao quá điện áp định mức của cuộn dây.
Khởi động từ
Khởi động từ là thiết bị điện điều khiển gián tiếp từ xa, thường được sử dụng trong các mạch điện để khởi động và đảo chiều quay của động cơ Thiết bị này cũng cung cấp chức năng bảo vệ quá tải cho động cơ thông qua nguyên lý hoạt động của rơle nhiệt.
Khởi động từ là thiết bị bao gồm contactơ và rơle nhiệt, có chức năng đóng cắt động cơ hoặc mạch điện khi xảy ra sự cố.
Hình 4 – 2: Cấu tạo khởi động từ
Dựa vào điều kiện làm việc của KĐT, trong chế tạo, kết cấu tiếp điểm bắc cầu thường được sử dụng với 2 chỗ ngắt mạch ở mỗi pha Đối với cỡ nhỏ dưới 25A, không cần thiết phải sử dụng thiết bị dập hồ quang Kết cấu KĐT bao gồm nhiều bộ phận quan trọng.
Tiếp điểm động sử dụng thiết kế kiểu bắc cầu với lò xo nén để tăng cường lực tiếp xúc và khả năng tự phục hồi về trạng thái ban đầu Giá đỡ tiếp điểm được chế tạo từ đồng thau, trong khi tiếp điểm thường được làm từ bột gốm kim loại.
Nam châm điện chuyển động bao gồm lõi thép tĩnh (phần ứng) và phần tĩnh, với lò xo khởi động từ giúp nó tự động trở về vị trí ban đầu.
Vòng ngắn mạch được lắp đặt ở hai đầu của mạch rẽ lõi thép tĩnh, trong khi lõi thép phần ứng của nam châm gắn liền với giá đỡ động cách điện, nơi có các tiếp điểm động và lò xo tiếp điểm Giá đỡ cách điện thường được làm bằng bakêlit và di chuyển trong rãnh dẫn hướng trên thân nhựa đúc của KĐT.
2.2 Độ bền điện và bền cơ của các tiếp điểm Độ bền chịu mài mòn về điện và về cơ của các tiếp điểm quyết định tuổi thọ của bộ tiếp điểm, yếu tố cơ bản để ảnh hưởng đến sự mài mòn của tiếp điểm là:
- Kết cấu của tiếp điểm và bản thân contactor
- Công nghệ sản xuất các tiếp điểm
- Quá trình sử dụng, vận hành, bảo quản và sửa chữa
Để đảm bảo tuổi thọ cho contactor và thiết bị điện, việc sử dụng, vận hành, bảo quản và sửa chữa đúng cách là rất quan trọng Điều này đặc biệt cần thiết đối với các thiết bị hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, như nơi có nhiều bụi bẩn, khí ăn mòn hóa học, và động cơ khởi động cũng như ngắt liên tục.
2.3 Lựa chọn và lắp đặt
Động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc có công suất từ 0,6 đến 100 kW đang được sử dụng phổ biến tại Việt Nam Để vận hành hiệu quả, việc lựa chọn KĐT phù hợp là rất quan trọng Nhà sản xuất cung cấp thông tin về dòng điện định mức của KĐT và công suất động cơ điện mà KĐT điều khiển ở các cấp điện áp khác nhau Ngoài ra, họ cũng hướng dẫn về công suất lớn nhất và nhỏ nhất mà động cơ có thể hoạt động tại các điện áp định mức, giúp người dùng dễ dàng chọn KĐT dựa trên trị số dòng điện định mức trong các chế độ làm việc.
Khu đô thị được lựa chọn dựa trên tiêu chí định mức của các tiếp điểm chính của contactor, điện áp định mức của cuộn dây hút, cùng với chế độ bảo vệ của rơle nhiệt được lắp đặt trên khu đô thị.
Do yêu cầu giảm chấn động và đảm bảo độ tin cậy trong làm việc của KĐT cần chú ý các điều kiện lắp đặt:
- Lắp đúng chiều quy định về tư thế làm việc của KĐT
- Gá lắp cứng vững không gây rung động trong khi đóng cắt
- Đảm bảo sự hoạt động linh hoạt của các cơ cấu khí, nhất là đối với các KĐT kép có khoá chéo bằng đòn gánh cơ khí
Để đảm bảo an toàn cho hệ thống, cần duy trì độ sạch sẽ ở các tiếp điểm và rãnh trượt của nắp tự động, nhằm ngăn chặn tình trạng mất tiếp xúc hoặc hở mạch từ, tránh hiện tượng cuộn hút bị quá tải dẫn đến nóng hoặc cháy.
Trước khi sử dụng contactor và khởi động từ (KĐT), việc kiểm tra các thông số và điều kiện phụ tải là rất quan trọng để đảm bảo chúng phù hợp với các yêu cầu đã đề ra.
2.4 Đặc tính kỹ thuật và ứng dụng
- KĐT có tuổi thọ cao đạt từ 1 triệu đến 2 triệu lần thao tác
KĐT có khả năng điều khiển động cơ điện với công suất từ 0,6 đến 810 kW, hoạt động ổn định trong dải điện áp lưới từ 85-105% Uđm Khi điện áp lưới giảm xuống còn 35-40% giá trị định mức, KĐT vẫn đảm bảo ngắt điện một cách tin cậy.
- KĐT đƣợc sử dụng rộng rãi để điều khiển từ xa việc đóng cắt, đảo chiều quay động cơ điện KĐB roto lồng sóc.
Rơle trung gian
- Rơle trung gian là loại khí cụ điện dùng để khuếch đại gián tiếp các tín hiệu tác động trong các mạch điều khiển hay bảo vệ…
- Trong mạch điện rơle trung gian thường nằm giữa hai rơle khác nhau
Cuộn dây hút của rơle trung gian thường là cuộn dây điện áp cố định, không thể điều chỉnh giá trị điện áp Do đó, độ tin cậy trong tác động là yêu cầu quan trọng nhất của rơle trung gian Phạm vi điện áp làm việc của rơle trung gian thường dao động trong khoảng UĐM ± 15% Hệ thống tiếp điểm phụ thuộc vào từng loại rơle, không có tiếp điểm chính, và các tiếp điểm thường có kích thước nhỏ và tương tự nhau.
Rơle trung gian hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ, khi được cung cấp điện áp xoay chiều thích hợp, phần cảm sẽ hút phần ứng và mở hệ thống tiếp điểm Khi ngắt dòng điện cuộn dây, các tiếp điểm sẽ trở về trạng thái ban đầu.
Bộ tiếp xúc của rơle trung gian thường có số lượng lớn hơn so với các loại rơle khác như rơle dòng điện và rơle điện áp.
Rơle trung gian hoạt động trong mạch điều khiển và chỉ có tiếp điểm phụ, không có tiếp điểm chính Cường độ dòng điện qua các tiếp điểm là giống nhau.
3.3 Tính chọn rơle trung gian
Khi tính chọn rơle trung gian ta cần chú ý các điểm sau:
- Điện áp định mức của rơle: U rơle = U mạng
- Dòng điện định mức : Iđmrơle ≥ I tt
(I tt : là dòng điện tính toán của mạch)
- Loại tiếp điểm thường đóng, thường mở
- Căn cứ vào nhu cầu sử dụng kết hợp với các điểm trên để chọn loại rơle có các thông số thích hợp.
Rơle tốc độ
- Rơle tốc độ dùng nhièu nhất trong mạch điện hãm ngƣợc của các động cơ
KĐB, nguyên lý cấu tạo nhƣ hình vẽ
Trục 1 của rơle tốc độ được kết nối đồng trục với rôto của động cơ cần khống chế, trên đó lắp nam chân vĩnh cửu 2 làm bằng kim loại Fe – Ni có hình dạng tròn Bên ngoài nam châm là trụ quay 3 được chế tạo từ lá thép mỏng, với mặt trong có rãnh và các thanh dẫn 4 được ghép mạch như rôto lồng sóc Trụ này có khả năng quay tự do và được trang bị tiếp điểm động 10.
Khi động cơ điện hoạt động, trục 1 quay làm nam châm 2 xoay, tạo ra từ trường cắt thanh dẫn 4, từ đó sinh ra suất điện động và dòng điện cảm ứng trong lồng sóc Quá trình này tạo ra mô men giúp trụ 3 quay theo chiều của động cơ Khi trụ 3 quay, cần phải đẩy.
5 tuỳ thuộc vào hướng quay của roto động cơ điện mà đóng hoặc mở hệ thống tiếp điểm 6 và 7 thông qua thanh ghép đàn hồi 8 và 9
Khi tốc độ động cơ gần như dừng lại, sức điện động cảm ứng giảm xuống mức không đủ để tạo ra mômen cần thiết cho việc đẩy các thanh thép 8 và 9 Do đó, hệ thống tiếp điểm sẽ trở về vị trí bình thường.
4.3 Hư hỏng và nguyên nhân gây hư hỏng
3 Ống trụ quay tự do
Hình 4 – 3: Nguyên lý cấu tạo của rơle tốc độ PKC
+ Lực ép trên các tiếp điểm không đủ
+ Giá đỡ tiếp điểm không bằng phẳng
+ Bề mặt tiếp điểm bị oxi hoá
+ Do hậu quả của việc xuất hiện dòng điện ngắn mạch
+ Ngắn mạch cục bộ giữa các vòng dây do cách điện dây xấu
+ Ngắn mạch giữa các dây dẫn ra hoặc giữa dây dẫn và các vòng dây
+ Điện áp tăng cao quá điện áp định mức của cuộn dây
+ Cách điện của cuộn dây bị phá hỏng
* Hư hỏng các chân cắm vào đế rơle
+ Do sử dụng không cẩn thận khi tháo lắp
+ Do các chân rơle bị cong không khít với đế rơle.
Rơle thời gian
Rơle thời gian là một khí cụ tạo ra sự trì hoãn trong các hệ thống tự động
Việc duy trì thời gian truyền tín hiệu giữa các rơle trong hệ thống tự động điều khiển là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả và chính xác.
Rơle thời gian là thành phần quan trọng trong các hệ thống bảo vệ tự động, giúp duy trì thời gian bảo vệ quá tải và thiếu áp trong giới hạn cho phép.
Rơle thời gian điện từ một chiều có cấu tạo khác biệt so với rơle thời gian điện từ xoay chiều, dẫn đến nguyên tắc hoạt động chung cũng không giống nhau.
Việc điều chỉnh thời gian duy trì thường được thực hiện ngay trên cơ cấu thời gian, mà không chỉnh định trên các đại lƣợng tác động
5.1 Cấu tạo rơle thời gian điện từ
Hình 4 – 4: Sơ đồ cấu tạo Rơle thời gian kiểu điện từ
7 Lá đồng điều chỉnh khe hở
Lõi thép hình chữ U, bên phải quấn cuộn dây, bên trái là ống đồng ngắn mạch
Khi áp dụng điện áp vào hai đầu cuộn dây, từ thông trong mạch sẽ tạo ra lực từ, khiến nắp 3 được hút chặt vào phần cảm, từ đó đóng hệ thống tiếp điểm 6.
Khi cuộn dây mất điện, từ thông giảm dần về 0, dẫn đến sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng trong ống đồng Dòng điện này tạo ra từ thông chống lại sự giảm của từ thông ban đầu, giúp duy trì từ thông tổng trong mạch không bị triệt tiêu ngay lập tức sau khi mất điện.
Do từ thông trong mạch vẫn còn nên tiếp điểm vẫn duy trì trạng thái đóng thêm 1 khoảng thời gian nữa mới mở ra
Vít 5 dùng điều chỉnh độ căng của lò xo, lá đồng mỏng 7 dùng điều chỉnh khe hở giữa nắp và phần cảm Hai bộ phận này đều có tác dụng điều chỉnh thời gian tác dụng của rơle
5.3 Giới thiệu một số rơle thời gian điện tử
- Rơle thời gian Timer On-delay.( trì hoãn thời gian đóng mạch)
- Rơle thời gian Timer Off-delay.( trì hoãn thời gian mở mạch)
Tiếp điểm Timer Tiếp điểm thường
* Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng
- Hư hỏng các tiếp điểm thường và các tiếp điểm thời gian do bị ngắn mạch phía sau rơle
Các tiếp điểm thời gian hoạt động không chính xác, như tiếp điểm thường mở 6, 8 không đóng sau thời gian điều chỉnh, có thể do dây nối từ bo mạch điện tử bị đứt hoặc bo mạch điện tử bị hư hỏng.
Bộ khống chế
Trong các máy móc công nghiệp người ta sử dụng rộng rãi các bộ khống chế để làm các khí cụ điện điều khiển các thiết bị điện
Bộ khống chế được phân thành hai loại: bộ khống chế động lực, hay còn gọi là tay quay, dùng để điều khiển trực tiếp, và bộ khống chế chỉ huy, phục vụ cho việc điều khiển gián tiếp.
Bộ khống chế là thiết bị chuyển đổi mạch điện thông qua tay gạt hoặc vô lăng quay, cho phép điều khiển trực tiếp hoặc từ xa Thiết bị này thực hiện các chuyển đổi mạch phức tạp để điều khiển khởi động, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều và hãm điện cho các máy điện và thiết bị điện.
6.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ khống chế
Hình 4 – 6: Bộ khống chế hình trống a Hình dạng chung b Bộ phận chính bên trong
Trên trục 1 đã bọc cách điện người ta bắt chặt các đoạn vành trượt bằng đồng
Có hai loại có cung dài làm việc khác nhau, được sử dụng làm các vành tiếp xúc động ở các góc độ khác nhau Một số đoạn vành trượt được nối điện với nhau bên trong các tiếp xúc tĩnh Mỗi tiếp xúc có lò xo đàn hồi (hay còn gọi là chổi tiếp xúc) được kẹp chặt trên một cán cố định đã được bọc cách điện Mỗi chổi tiếp xúc tương ứng với một đoạn vành trượt tại bộ phận quay, và các chổi tiếp xúc này có vành cách điện với nhau, được nối trực tiếp với mạch điện bên ngoài.
Khi trục 1 quay, các đoạn vành trượt 2 tiếp xúc với chổi tiếp xúc 3, từ đó thực hiện các chuyển đổi mạch cần thiết trong mạch điều khiển, như thể hiện trong hình vẽ.
6.3 Hư hỏng và nguyên nhân hư hỏng
Hƣ hỏng các vành trƣợt bằng đồng: Do ma sát giữa các bề mặt, bụi bẩn, bị cong, vênh, bị cháy, bị dính
Hƣ hỏng trục quay do vít chờn, bị hỏng ren
Hƣ hỏng do tiếp xúc tĩnh do ma sát giữa các bề mặt với các vành trƣợt bằng đồng, do bụi bẩn, mất tính đàn hồi
Hư hỏng giữa trục 1 và các tiếp xúc tỉnh 3 dop tác động của môi trường, nhiệt độ làm việc, do cách điện bị già hoá
Hư hỏng các tiếp điểm tĩnh và động có thể xảy ra do bụi bẩn, cong vênh, cháy nổ, hoặc dính không khớp giữa các tiếp điểm này.
Hƣ hỏng bề mặt tiếp xúc của hình cam do ma sát, bụi bẳn
Hƣ hỏng bộ phận truyền động do các ốc vít bị ăn mòn bị hỏng
Hƣ hỏng lò xo đàn hồi do dặt không đúng vị trí, độ đàn hồi của lo xo giảm do kim loại bị mỏi
Nam châm điện
Nam châm điện là 1 bộ phận rất quan trọng của khí cụ điện Nó hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ
Nam châm điện đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: tự động hóa, các loại Rơle, contactơ…
Gồm hai bộ phận chính:
Trong thực tế ta thường gặp 2 loại sau :
- Loại có nắp chuyển động
Cấu tạo: gồm có cuộn dây, lõi sắt từ ( hay phần cố định và phần di động)
Cấu tạo: gồm có cuộn dây, lõi sắt từ Đối với loại này các vật liệu sắt thép bị hút đƣợc xem nhƣ là nắp
Hình 4 - 7: Cấu tạo nam châm điện
7.2 Nguyên lý hoạt động và phân loại a Nguyên lý hoạt động
Nam châm điện hoạt động dựa trên nguyên tắc điện từ, khi dòng điện i chạy qua cuộn dây có n vòng quấn trên mạch từ, nó sẽ tạo ra từ trường Vật liệu sắt từ trong từ trường sẽ bị từ hóa và phân cực tĩnh, với từ thông xuyên qua vật liệu theo đường khép kín Điểm mà từ thông thoát ra được gọi là cực bắc (N), trong khi điểm mà từ thông đi vào được gọi là cực nam.
Cực tính của vật liệu sắt từ không giống với cực tính của cuộn dây, dẫn đến việc vật liệu này bị cuốn hút về phía cuộn dây do tác động của lực hút điện từ F.
Khi lực F đạt giá trị lớn hơn hoặc bằng lực phản hồi của lò xo, dòng điện i sẽ đạt giá trị tác động (I = Itđ), khiến nắp từ bắt đầu di chuyển về phía thân từ Quá trình di chuyển của nắp từ sẽ tăng dần do khe hở không khí bị giảm đi.
Khi đổi chiều dòng điện trong cuộn dây, từ trường cũng sẽ thay đổi chiều Vật liệu sắt từ, sau khi được từ hóa, sẽ có dấu hiệu khác với cực tính của cuộn dây, dẫn đến việc nó vẫn bị hút về phía cuộn dây.
Phần di động ( Nắp nam châm)
Lực hút nam châm Đường sức từ trường
Phần cố định ( Thân nam châm)
Dòng điện qua cuộn dây
Vì vậy khi sắt từ mang cuộn dây có dòng điện , từ trường sẽ làm cho nó bị từ hoá và hút nắp về phía lõi
Khi dòng điện trong cuộn dây giảm xuống mức mà lực F không còn đủ mạnh để vượt qua lực phản hồi của lò xo, nắp từ sẽ trở về vị trí ban đầu, tách rời khỏi các mặt cực từ Giá trị dòng điện tại thời điểm nắp từ bắt đầu rời khỏi mặt cực được gọi là dòng điện trở về (I lv) hay dòng điện nhả.
Tỉ số k lv = I lv / I tđ : gọi là hệ số trở về b, Phân loại
Có nhiều cách phân loại:
Dòng điện được phân loại thành hai loại chính: một chiều và xoay chiều Trị số dòng điện trong cuộn dây phụ thuộc vào điện kháng của cuộn dây và tỷ lệ với khe hở không khí.
Có ba loại hình dáng của thiết bị hút: loại hút chập hay hút quay với nắp quay quanh trục, loại hút thẳng với nắp hút hướng về phía lõi, và loại hút ống, còn được gọi là loại piston.
Có hai cách đấu cuộn dây vào nguồn điện: đấu nối tiếp, trong đó phụ tải được mắc nối tiếp với cuộn dây dòng điện, và đấu song song, nơi dòng điện trong cuộn dây phụ thuộc vào tham số của cơ cấu điện từ và điện áp nguồn điện, được gọi là cuộn dây điện áp.
7.3.Ứng dụng của nam châm điện
Nam châm điện được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị nâng hạ, thiết bị phanh hãm và các cơ cấu truyền lực chuyển động như bộ ly hợp.
- Nam châm điện nâng hạ
Nam châm điện thường được sử dụng rộng rãi trong các cần trục, đặc biệt trong các nhà máy chế tạo cơ khí và luyện kim Lực nâng của nam châm điện phụ thuộc vào loại tải trọng cần di chuyển.
- Nam châm điện phanh hãm
Dùng để hãm các bộ phận chuyển động của cần trục, trục chính các máy công cụ
Bộ ly hợp điện từ
Thường kết hợp với các đãi ma sát làm nhiệm vụ truyền chuyển động quay hoặc để phanh hãm trong các bộ phận chuyển động của máy công cụ
Khi sử dụng cần kiểm tra định kỳ gồm:
+ Kiểm tra độ mòn của chổi than, vành trƣợt
+ Kiểm tra độ cách điện của cuộn dây
+ Kiểm tra khe hở của không khí
Công tắc tơ là thiết bị điện quan trọng, có cấu tạo gồm cuộn dây, lõi sắt, và các tiếp điểm Nguyên lý hoạt động của công tắc tơ dựa trên hiện tượng từ trường khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, tạo ra lực hút để đóng hoặc mở các tiếp điểm Trong quá trình vận hành, cần xác định rõ các cặp tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ để đảm bảo hiệu suất làm việc và an toàn cho hệ thống điện.
Câu 2: Hãy nêu cách lựa chọn và lắp đặt khởi động từ
Câu 3: Trình bày các hƣ hỏng và nguyên nhân gây hƣ hỏng ở rơ le trung gian ?
Vận hành và xác định các cặp tiếp điểm
Câu 4: Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của rơ le thời gian ? Vận hành và xác định các cặp tiếp điểm
Câu 5: Nêu các ứng dụng của nam châm điện?
Câu 6: Sử dụng các khí cụ điện trên để ứng dụng lắp các mạch điện cơ bản:
6.1 Mạch điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc quay 1 chiều bằng:
- Công tắc tơ và bộ nút ấn
6.2 Mạch điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc quay 2 chiều
- Khởi động từ kép và bộ nút ấn
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Lắp đặt mạch điện công nghiệp
Vị trí, tính chất của mô đun
- Vị trí: Mô đun này đƣợc học sau khi đã học xong mô đun Khí cụ điện
- Tính chất: Là mô đun chuyên môn bắt buộc trong chương trình sơ cấp Điện công nghiệp
- Đọc, vẽ và phân tích đƣợc các sơ đồ mạch điều khiển dùng rơle, công tắc tơ dùng trong khống chế động cơ 3 pha, động cơ điện một chiều
- Lắp đặt, sửa chữa đƣợc các mạch mở máy, dừng máy, các mạch hãm dừng cho động cơ điện 1 pha, 3 pha, động cơ một chiều
Vận hành mạch điện theo nguyên tắc và quy trình đã định là điều cần thiết để xây dựng kế hoạch bảo trì hợp lý, từ đó đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp.
3 Năng tự chủ và trách nhiệm:
Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, đảm bảo an toàn
Nội dung của mô đun :
