GIÁO TRÌNH MÔN HỌC KHÍ CỤ ĐIỆN NGHỀ VẬN HÀNH NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

KHÁI NIỆM VÀ CÔNG DỤNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN

Khái niệm về khí cụ điện

1.1.1 Khái niệm về khí cụ điện :

Khí cụ điện là thiết bị quan trọng trong hệ thống lưới điện, thực hiện các chức năng như đóng cắt, điều khiển, bảo vệ và kiểm tra hoạt động của máy điện Ngoài ra, chúng còn được sử dụng để kiểm tra và điều chỉnh nhiều quá trình không liên quan đến điện.

1.1.2 Sự phát nóng của khí cụ điện :

Tuỳ theo chế độ làm việc khác nhau mỗi khí cụ điện sẽ có chế độ phát nóng khác nhau a) Trạng thái làm việc quá tải:

Quá tải là hiện tượng khi các thiết bị điện nóng lên quá mức cho phép do dòng điện kéo dài vượt giới hạn quy định hoặc hệ thống làm mát không hiệu quả Đặc biệt, đối với máy điện quay, cần chú ý đến quá nhiệt độ do dòng điện thứ tự nghịch trong các chế độ quá tải không đối xứng hoặc vận hành không toàn pha.

Máy điện quay có công suất càng lớn khả năng chịu quá tải theo dòng điện thứ tự nghịch càng thấp b) Trạng thái làm việc quá điện áp:

Trong chế độ làm việc bình thường, điện áp có thế dao động trong một giới hạn cho phép: cp dd U

Mức dao động điện áp ± ΔUc p phụ thuộc vào tiêu chuẩn thiết kế và điều kiện vận hành của từng lưới điện Khi điện áp vượt qua giới hạn cho phép, điều này cho thấy chế độ làm việc không bình thường hoặc có sự cố trong lưới điện Quá điện áp kéo dài thường là do sự cố ở thiết bị điều chỉnh điện áp tại máy phát điện, mạng truyền tải và phân phối, hoặc do sa thải phụ tải.

Ngắn mạch là sự cố điện xảy ra khi có hiện tượng chạm chập giữa các pha, không thuộc chế độ làm việc bình thường của hệ thống điện.

Bài 1: Khái niệm và công dụng của khí cụ điện Trang 17 ra ngắn mạch, tổng trở của hệ thống điện giảm, làm cho dòng điện tăng lên rất nhanh,điện áp giảm xuống Nếu không nhanh chóng cô lập điện ngắn mạch thì hệ thống sẽ chuyển sang ngắn mạch duy trì (xác lập)

Khi xảy ra ngắn mạch trong hệ thống điện, quá trình quá độ diễn ra, làm thay đổi dòng và áp Dòng điện trong quá trình này thường bao gồm hai phần: chu kỳ và không chu kỳ Đối với hệ thống có đường truyền tải điện áp từ 330KV trở lên, dòng ngắn mạch không chỉ có thành phần tần số cơ bản mà còn chứa các thành phần sóng hài bậc cao Nếu đường dây có tụ bù dọc, sẽ xuất hiện thêm thành phần sóng hài bậc thấp.

Trong hệ thống điện có trung tính nối đất (hay còn gọi là 4 dây), việc chạm chập giữa một pha hoặc nhiều pha với đất (hoặc với dây trung tính) được định nghĩa là ngắn mạch.

Trong hệ thống điện có trung tính cách ly hoặc nối đất qua thiết bị bù, hiện tượng chạm chập một pha với đất được gọi là chạm đất Dòng chạm đất chủ yếu phát sinh từ điện dung giữa các pha và đất.

Ngắn mạch gián tiếp xảy ra khi dòng điện đi qua một điện trở trung gian, bao gồm điện trở do hồ quang điện và các phần tử khác trên đường dẫn Điện trở hồ quang điện thường biến đổi theo thời gian, làm cho việc xác định chính xác trở nên phức tạp.

Ngắn mạch trực tiếp: là ngắn mạch qua một điện trở trung gian rất bé , có thể bỏ qua (còn được gọi là ngắn mạch kim loại)

Ngắn mạch đối xứng: là dạng ngắn mạch vẫn duy trì được hệ thống dòng, áp 3 pha ở tình trạng đối xứng

Ngắn mạch không đối xứng: là dạng ngắn mạch là cho hệ thống dòng, áp 3 pha mất đối xứng

- Không đối xứng ngang: khi sự cố xảy ra tại một điểm, mà tổng trở các pha tại điểm đó như nhau

- Không đối xứng dọc: khi sự cố xảy ra mà tổng trở các pha tại một điểm không như nhau

Sự cố phức tạp: là hiện tượng xuất hiện nhiều dạng ngắn mạch không đối xứng ngang, dọc trong hệ thống điện

Ví dụ: đứt dây kèm theo chạm đất, chạm đất hai pha tại hai điểm khác nhau trong hệ thống có trung tính cách ly

Bài 1: Khái niệm và công dụng của khí cụ điện Trang 18

Dạng ngắn mạch Hình vẽ quy ước Kí hiệu Xác xuất xảy ra%

Bảng 1.1: Ký hiệu và xác xuất xảy ra các dạng ngắn mạch

Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch: a Nguyên nhân:

- Cách điện của các thiết bị già cỗi, hư hỏng

- Các ngẫu nhiên khác, thao tác nhầm hoặc do được dự tính trước… b Hậu quả:

Phát nóng xảy ra khi dòng ngắn mạch vượt quá mức định mức, khiến cho các thành phần trong mạch bị quá nhiệt, ngay cả khi thời gian chịu đựng chỉ rất ngắn.

- Tăng lực điện động: ứng lực điện từ giữa các dây dẫn có giá trị lớn ở thời gian đầu của ngắn mạch có thể phá hỏng thiết bị

Điện áp giảm và mất đối xứng có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến phụ tải, với mức giảm điện áp từ 30 đến 40% chỉ trong vòng một giây Tình trạng này có thể làm động cơ điện ngừng quay, dẫn đến sự đình trệ trong sản xuất và thậm chí gây hỏng hóc cho sản phẩm.

- Gây nhiễu đối với đường dây thông tin ở gần do dòng thứ tự không sinh ra khi ngắn mạch chạm đất

Khi không kịp thời cách ly phần tử bị ngắn mạch, hệ thống có thể trở nên mất ổn định và dẫn đến sự tan rã, đây là hậu quả nghiêm trọng nhất.

1.1.3 Tiếp xúc điện : a) Khái niệm :

Bề mặt tiếp xúc điện là nơi hai hoặc nhiều vật dẫn gặp nhau, cho phép dòng điện được truyền từ vật này sang vật khác.

Tiếp xúc điện đóng vai trò quan trọng trong các khí cụ điện, chịu tác động từ quá trình đóng cắt mạch điện, dẫn đến việc tiếp điểm bị nóng, mài mòn do va đập và ma sát, đặc biệt là sự hủy hoại do hồ quang điện Việc phân loại tiếp xúc điện là cần thiết để hiểu rõ hơn về các loại và ứng dụng của chúng.

Tiếp xúc cố định xảy ra khi hai vật dẫn được kết nối chặt chẽ với nhau bằng bulong hoặc đinh tán Một ví dụ điển hình là tiếp xúc của kẹp nối dây và tiếp xúc giữa dây dẫn với cốt bắt dây ở sứ xuyên.

Hình 1.1 : Tiếp xúc cố định

Công dụng và phân loại khí cụ điện

1.2.1 Công dụng của khí cụ điện :

Khí cụ điện là thiết bị thiết yếu trong việc đóng ngắt dòng điện, đồng thời thực hiện chức năng bảo vệ, điều khiển và điều chỉnh các mạch điện, lưới điện Chúng giúp đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn cho các loại máy điện trong quá trình sản xuất.

1.2.2 Phân loại khí cụ điện : Để thuận lợi cho việc nghiên cứu, vận hành sử dụng và sử chữa thiết bị điện người ta thường phân loại như sau: a Phân loại theo công dụng:

Thiết bị điện khống chế là những thiết bị quan trọng được sử dụng để đóng cắt và điều chỉnh tốc độ cũng như chiều quay của máy phát điện và động cơ điện Các thiết bị này bao gồm cầu dao, áp to mát và công tắc tơ, giúp đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn trong hệ thống điện.

Thiết bị điện bảo vệ đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ động cơ, máy phát điện và lưới điện khỏi các sự cố như quá tải, ngắn mạch và sụt áp Những thiết bị này bao gồm rơ le, cầu chì và máy cắt, giúp đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống điện.

Thiết bị điện tự động điều khiển từ xa có chức năng thu nhận, phân tích và kiểm soát hoạt động của các mạch điện, bao gồm cả việc khởi động từ xa.

- Thiết bị điện hạn chế dòng ngắn mạch (như điện trở phụ, cuộn kháng…)

- Thiết bị điện làm nhiệm vụ duy trì ổn định các tham số điện (như ổn áp, bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát,…)

- Thiết bị điện làm nhiệm vụ đo lường (như máy biến dòng điện, biến áp đo lường…) b Phân theo tính chất dòng điện:

- Thiết bị điện dùng trong mạch một chiều

Thiết bị điện trong mạch xoay chiều được phân loại theo nguyên lý làm việc, bao gồm các loại như điện từ, điện động, cảm ứng, thiết bị có tiếp điểm và không có tiếp điểm Ngoài ra, việc phân loại cũng dựa trên điều kiện làm việc của thiết bị.

- Thiết bị điện hạ áp có điện áp dưới 3kV

- Thiết bị điện trung áp có điện áp từ 3kV đến 36kV

- Thiết bị điện cao áp có điện từ 36kV đến nhỏ hơn 400kV

- Thiết bị điện siêu cao áp có điện áp từ 400kV trở lên

❖ TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 1:

1.1 Khái niệm về khí cụ điện

1.2 Công cụ và phân loại khí cụ điện

❖ CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 1:

Câu 1 Khí cụ điện là thiết bị làm nhiệm vụ nào sau đây?

A Đóng cắt, bảo vệ, khống chế

C Chuyển đổi cơ năng thành điện năng

D Tất cả các đáp án trên

Câu 2 Theo phương pháp phân loại theo công dụng thì thiết bị điện khống chế là?

A Dùng để đóng cắt, điều chỉnh tốc độ chiều quay của các máy phát điện, động cơ điện

B Làm nhiệm vụ bảo vệ các động cơ, máy phát điện, lưới điện khi có quá tải, ngắn mạch, sụt áp

C Làm nhiệm vụ thu nhận phân tích và khống chế sự hoạt động của các mạch điện như khởi động từ…

D làm nhiệm vụ duy trì ổn định các tham số điện

Câu 3 Bản chất của hồ quang điện?

A Là hiện tượng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điện rất lớn

B Là hiện tượng phóng điện trong chất rắn với mật độ dòng điện rất lớn

C Là hiện tượng phát sáng do nhiệt

D Là hiện tượng phát nhiệt và ánh sáng

Câu 4 Khi có ngắn mạch xảy ra thì?

A Điện áp tăng lên, dòng điện tăng lên

B Điện áp giảm xuống, dòng điện giảm xuống

C Điện áp giảm xuống, dòng điện tăng lên

D Điện áp tăng lên, dòng điện giảm xuống

Câu 5 Bề mặt tiếp xúc không có dạng nào dưới đây?

KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT

Cầu dao

Cầu dao là thiết bị điện dùng để đóng ngắt mạch điện bằng tay, thường áp dụng cho các mạch điện có điện áp lên đến 440V một chiều và 660V xoay chiều Hầu hết cầu dao được sử dụng cho các mạch điện có công suất nhỏ, trong khi đối với các mạch điện có công suất trung bình và lớn, cầu dao chỉ được sử dụng để đóng ngắt khi không có tải.

Cầu dao phụ tải có khả năng đóng ngắt dòng điện định mức ngay cả khi xảy ra tình trạng quá tải nhỏ Mặc dù loại cầu dao này có thể chịu được dòng ngắn mạch, nhưng nó không có khả năng cắt ngắn mạch.

Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ:

Ký hiệu cầu dao có cầu chì bảo vệ:

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 29

Có thể phân loại cầu dao theo các yếu tố khác nhau:

- Theo số thân dao trên mỗi cầu dao có các loại: 1 cực , 2 cực, 3 cực và nhiều cực

- Theo cách đóng ngắt, cầu dao được chia làm hai loại: đóng cắt trực tiếp và đóng cắt từ xa

- Theo điều kiện bảo vệ có loại không có hộp và loại có hộp

- Theo khả năng cắt có loại cắt không tải và cắt có tải

- Theo yêu cầu sử dụng có loại có cầu chì bảo vệ và loại không có cầu chì bảo vệ

Một cầu dao đơn giản có cấu tạo như ở hình 2.1

Cầu dao được cấu tạo với các tiếp điểm thường làm bằng đồng đỏ, giúp giảm điện trở tiếp xúc khi đóng Khi thân dao chém vào má dao, lực đàn hồi của má dao ép vào thân dao, tạo ra điện trở tiếp xúc thấp Đối với dòng điện định mức lớn, các lò xo tiếp điểm được bổ sung vào thiết kế để further giảm điện trở tiếp xúc của các tiếp điểm tĩnh.

Hình 2.2: Cấu tạo của má kẹp cầu dao

Dưới đây là hình dạng cấu tạo của một số loại cầu dao a Loại cầu dao đá hai cực tay nắm ở giữa

Hình 2.3 Cầu dao đá hai cực tay nắm ở giữa

Cầu dao ba cực có tay nắm ở giữa (hình 2.3) và loại có tay nắm điều khiển nối dài (hình 2.4) đều có ưu điểm riêng Loại tay nắm điều khiển nối dài cho phép đóng ngắt từ xa, mang lại lợi thế về lực và tăng cường an toàn cho người sử dụng Tuy nhiên, thiết kế này cũng cồng kềnh và chiếm nhiều không gian hơn Cầu dao nối đất là một phần quan trọng trong hệ thống điện, giúp bảo vệ an toàn cho thiết bị và người dùng.

Cầu dao đổi nối đất có cấu trúc tương tự như cầu dao thông thường, nhưng được trang bị hai hệ thống tiếp điểm tĩnh kết nối với hai mạch điện khác nhau Điện năng được cung cấp cho hệ thống tiếp điểm động Khi tiếp điểm động được đóng về một phía, mạch điện tương ứng sẽ được cấp điện, như minh họa trong hình 2.4 về nguyên lý hoạt động của cầu dao đổi nối ba cực.

Hình 2.4 Cầu dao nối đất

Trong quá trình ngắt, hồ quang điện hình thành giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh Hồ quang này được dập tắt thông qua việc kéo dài hồ quang bằng cơ khí kết hợp với lực điện động hướng kính tác động lên nó.

Lực điện động tác dụng lên hồ quang được tính theo công thức: dl dL l

=  Trong đó I là dòng điện ngắt; l là chiều dài của hồ quang; L là điện cảm của mạch điện

Vì dL/dl thay đổi rất ít, nên lực điện động lớn khi dòng điện ngắt và chiều dài thân dao nhỏ Do đó, thân dao của các cầu dao có dòng điện lớn không dài hơn thân dao của cầu dao có dòng điện bé Để tăng khả năng ngắt của cầu dao, một số loại có lắp thêm dao phụ và buồng dập hồ quang Khi đóng, dao phụ tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh trước, còn khi ngắt, dao phụ ngắt sau, giúp hạn chế sự xuất hiện của hồ quang.

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 31 hiện trên lưỡi dao chính, bảo vệ được lưỡi dao chính Buồng dập hồ quang có tác dụng dập tắt hồ quang nhanh chóng Cầu dao thường được chế tạo theo các gam dòng điện định mức: 15, 25, 30, 40, 60, 75, 100,150, 200, 300,

Tuổi thọ của cầu dao khoảng vài nghìn lần đóng ngắt

- Chọn cầu dao theo dòng điện định mức và điện áp định mức:

Iđmcd: Dòng điện định mức cầu dao

Uđmcd: Điện áp định mức cầu dao

It t: Dòng điện tính toán

Ut t: Điện áp tính toán

Các loại công tắc và nút ấn

2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nút ấn :

* a/Công tắc đổi nối kiểu hộp

Công tắc hộp là thiết bị điện dùng để điều khiển dòng điện bằng tay, cho phép đóng, ngắt và đổi nối mạch điện không thường xuyên Thiết bị này phù hợp cho mạch điện có công suất nhỏ, với dòng điện tối đa 400 A và điện áp một chiều 220V, cũng như điện áp xoay chiều 380V.

Công tắc đổi nối kiểu hộp là thiết bị thường được sử dụng làm cầu dao tổng cho các máy công cụ, đồng thời cũng thực hiện chức năng đổi nối và khống chế trong các mạch điện tự động Ngoài ra, nó còn được sử dụng để mở máy, đảo chiều quay, hoặc chuyển đổi dây quấn stato động cơ từ chế độ sao (Y) sang chế độ tam giác (∆).

Hình 2.6 mô tả hình dạng của một công tắc đổi nối kiểu hộp của Liên

Xô (cũ) loại ∏BM có dòng điện định mức đến vài chục ampe Khi xoay núm

Hệ thống lò xo bên trong xoắn lại giúp lực lò xo quay trục 7, khiến các tiếp điểm động 2 tiếp xúc với các tiếp điểm tĩnh 3 Lực ép của các tiếp điểm này được tạo ra nhờ độ đàn hồi của má tiếp điểm động Mỗi pha được ngăn cách điện bằng các tấm cách điện 2, được làm từ vật liệu cách điện, nhằm tạo điều kiện cho các tiếp điểm động hoạt động trơn tru.

Công tắc này có hai chỗ ngắt mỗi pha, với tốc độ đóng ngắt nhanh và kích thước nhỏ gọn Hồ quang hoạt động trong môi trường kín, nhưng nhược điểm lớn nhất là hệ thống tiếp điểm và cơ cấu truyền động dễ bị mòn, dẫn đến tuổi thọ chỉ khoảng 20,000 lần đóng ngắt.

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 32 Đối với dòng điện định mức lớn hơn, dùng cơ cấu truyền động kiểu cam, có lò xo tiếp điểm Hình 7 trình bày cấu tạo của một công tắc kiểu này

Trên vỏ 8 được gắn các tiếp điểm tĩnh 4 Khi quay trục 1, cam 3 quay theo làm cho các tiếp điểm được đóng vào hay mở ra

Loại này ưu điểm hơn loại ở hình 6 vì có lò xo ép tiếp điểm, độ tin cậy cao hơn, tuổi thọ lớn đến 2.10 5 lần đóng ngắt

* Công tắc chuyển mạch (công tắc vạn năng):

Công tắc vạn năng là thiết bị quan trọng dùng để đóng ngắt và chuyển đổi mạch điện cho các cuộn dây hút của công tắc tơ và khởi động từ Nó có khả năng hoạt động với điện áp lên đến 440V một chiều và 500V xoay chiều, với tần số 50Hz, phục vụ cho các mạch điện đo lường và điều khiển.

Công tắc vạn năng có cấu tạo gồm nhiều phần tử được cách điện bằng vách ngăn nhựa và lắp trên cùng một trục hình vuông Khi vặn công tắc, vách cách điện sẽ xoay, làm cho các tiếp điểm 1 và 2 đóng hoặc mở Tay gạt của công tắc vạn năng có thể có nhiều vị trí chuyển đổi, cho phép các tiếp điểm của các phần tử hoạt động theo yêu cầu.

Công tắc vạn năng là thiết bị được thiết kế với kiểu tay gạt, có khả năng hoạt động ở các vị trí cố định hoặc có lò xo giúp tự động trở về vị trí ban đầu.

* Công tắc hành trình và công tắc điểm cuối

Công tắc hành trình và công tắc điểm cuối dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch điện điều khiển trong truyền động điện tự động theo tín hiệu hành

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 33 trình ở các cơ cấu chuyển đổi cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt điện ở cuối hành trình để đảm bảo an toàn

Tùy theo cấu tạo công tắc hành trình và công tắc điểm cuối có thể chia thành: kiểu ấn, kiểu đòn, kiểu trụ và kiểu quay

Công tắc hành trình Công tắc ba pha Công tắc ba pha hai ngả a Công tắc hành trình kiểu nút ấn:

Hình 2.8 là sơ đồ cấu tạo của công tắc hành trình BK -111 có dòng điện định mức 6A và điện áp 500V

Công tắc được cấu tạo từ đế cac điện với một cặp tiếp điểm động kiểu cầu 4 và một cặp tiếp điểm tĩnh 2, thường được lắp đặt ở điểm cuối của hành trình Khi cơ cấu điều khiển tác động lên nút 6, trục 3 sẽ di chuyển xuống, mở cặp tiếp điểm trên và đóng cặp tiếp điểm dưới Sau khi cơ cấu điều khiển nhả ra, lò xo 5 sẽ đẩy trục 3 và tiếp điểm trở về vị trí ban đầu.

Tốc độ đóng ngắt của tiếp điểm trong các công tắc này phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của trục 3 và cơ cấu điều khiển.

Hình 2.8: công tắc hành trình kiểu nút ấn

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 34 b Công tắc hành trình tế vi:

Khi cần dừng máy hoặc chuyển đổi trạng thái với độ chính xác cao từ 0,3 đến 0,7 mm, công tắc hành trình tế vi là giải pháp lý tưởng Hình 10 minh họa cấu tạo của một công tắc hành trình tế vi.

Công tắc này bao gồm một tiếp điểm thường đóng và một tiếp điểm thường mở, với hai tiếp điểm tĩnh được lắp trên đế nhựa và tiếp điểm động gắn trên đầu tự do của lò xo lá Khi nhấn nút, lò xo lá sẽ bị biến dạng và sau khi nút hạ xuống đến một mức nhất định, lò xo sẽ bật nhanh xuống, làm mở tiếp điểm trên và đóng tiếp điểm dưới Quá trình chuyển đổi giữa hai trạng thái này diễn ra rất nhanh, chỉ trong khoảng thời gian từ 0,01 đến 0,02 giây.

6 bằng 0,7mm Khi thôi ấn nút 6, công tắc tự động trở về vị trí ban đầu c Công tắc hành trình kiểu đòn:

Khi cần đạt được tác động chuyển đổi hiệu quả trong hành trình dài, công tắc hành trình kiểu đòn là lựa chọn tối ưu Sơ đồ nguyên lý của loại công tắc này được thể hiện trong Hình 2.9.

Hình vẽ cho thấy vị trí đóng của các tiếp điểm 7 và 8, trong đó khóa 6 giữ cho tiếp điểm ở vị trí đóng một cách chắc chắn Khi máy công tác tác động lên con lăn 1, đòn 2 sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ, dẫn đến con lăn 12 quay nhờ lò xo 14, làm cho đĩa 11 quay đi Kết quả là cặp tiếp điểm 7-8 sẽ mở ra, trong khi cặp tiếp điểm 9-10 sẽ đóng lại.

Dao cách ly

Dao cách ly là thiết bị điện chuyên dụng để đóng cắt mạch điện cao áp khi không có dòng điện hoặc dòng điện nhỏ hơn nhiều lần so với dòng định mức Thiết bị này tạo ra khoảng cách an toàn có thể nhìn thấy giữa các bộ phận mang điện và các bộ phận đã được cắt điện.

Khi kiểm tra, sửa chữa hoặc bảo dưỡng các bộ phận không mang điện, cần sử dụng dao cách ly để đóng ngắt đường dây hoặc máy biến áp không tải có công suất nhỏ, hoặc thực hiện đóng cắt mạch điện đẳng thế để thay đổi phương thức kết nối dây Tuy nhiên, do dao cách ly không có bộ phận dập tắt hồ quang, nên tuyệt đối không được sử dụng dao cách ly để đóng ngắt mạch điện không tải.

Các tiếp điểm phải hoạt động hiệu quả khi có dòng điện định mức lâu dài chạy qua và cần đảm bảo khả năng làm việc tốt trong các điều kiện thiên nhiên khắc nghiệt.

Các tiếp điểm và các phần có dòng điện chạy qua phải đảm bảo ổn định động và ổn định nhiệt

Dao cách ly và bộ truyền động phải đảm bảo độ tin cậy cao, giữ vững ở vị trí đóng khi có dòng điện ngắn mạch Khi ở vị trí cắt, cần phải cố định chắc chắn để đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.

Dao cách ly phải đảm bảo khoảng cách an toàn giữa các tiếp điểm khi cắt để tránh hiện tượng phóng điện khi điện áp tăng cao

Cơ cấu cơ khí của dao cách ly cần được liên kết chặt chẽ với máy cắt, đảm bảo rằng dao cách ly chỉ có thể đóng cắt sau khi máy cắt đã hoàn thành quá trình cắt Dao cách ly được lắp đặt ở cả hai đầu của máy cắt.

Kết cấu đơn giản thuận tiện trong vận hành và sửa chữa

Dao cách ly được phân loại :

- Theo môi trưòng lắp đặt ta có :

+ Dao cách ly lắp đặt trong nhà

+ Dao cách ly lắp đặt ngoài trời

- Theo kết cấu ta có :

+ Dao cách ly một pha

+ Dao các ly ba pha

- Theo kiểu truyền động ta có :

+ Dao cách ly kiểu chém

+ Dao cách ly kiểu trụ quay

+ Dao cách ly kiểu treo

+ Dao cách ly kiểu khung truyền

2.3.1 Cấu tạo: a) Dao cách ly lắp đặt trong nhà:

Hình 2.11: Dao cách ly trong nhà 1.Lưỡi dao tiếp xúc động 6 Giá đỡ

2 Lò xo 7 Trục truyền động

3 Sứ đỡ thanh truyền động 8.Cần thao tác

4 Tiếp xúc tĩnh 9 Sứ đỡ lưỡi dao động

5 Cực bắt dây nối nguồn 10 Cực bắt dây nối tải b) Dao cách ly lắp đặt ngoài trời:

Hình 2.12: Dao cách ly lắp đặt ngoài trời

1 Lưỡi dao tiếp xúc tĩnh 6 Trục truyền động

2 Lưỡi dao tiếp xúc động 7 Giá đỡ

3 Dây dẫn mầm 8 Cực bắt dây nối đất an toàn

4 Cực bắt dây nối tải 9 Trục quay

5 Sứ đỡ lưỡi dao 10 Cực bắt dây nối nguồn

2.3.2 Nguyên lý hoạt động a) Dao cách ly lắp đặt trong nhà :

Nguyên tắc vận hành của dao cách ly là khi ở vị trí đóng, tiếp xúc động 1 sẽ chạm chặt vào tiếp xúc tĩnh 4 Khi máy cách nối tiếp dao cách ly được đóng, dòng điện từ nguồn sẽ đi qua cực bắt dây 5, tiếp xúc tĩnh 4, tiếp xúc động 1, và cuối cùng đến cực bắt dây 10 để về tải Để thực hiện cách ly, trước tiên cần cách điện máy cắt nối tiếp dao cách ly, sau đó sử dụng động cơ hoặc tay để thao tác vào cần thao tác 8; kéo xuống để cách ly và đẩy lên để đóng cách ly.

Để thực hiện cách ly an toàn, trước tiên cần cắt điện ở máy cắt nối tiếp với dao cách ly Sau khi hoàn tất, mới tiến hành cắt điện ở dao cách ly Khi đóng điện, hãy đóng dao cách ly trước, sau đó mới đóng máy cắt nối tiếp với dao cách ly để đảm bảo dao cách ly mang tải một cách an toàn.

Dao cách ly ngoài trời có thiết kế đơn giản, gọn nhẹ và dễ dàng lắp đặt Nó thường được sử dụng trong lưới điện trung thế, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho các hệ thống điện.

Nguyên tắc thao tác vận hành của dao cách ly yêu cầu khi ở vị trí đóng, lưỡi dao 1 và 2 phải khít chặt vào nhau Dòng điện từ nguồn sẽ đi qua cực bắt dây 10, dây dẫn mềm 3, rồi đến lưỡi dao 1 và 2, trước khi ra tải qua cực bắt dây 4 Để thực hiện cắt cách ly, trước tiên cần cách điện máy cắt nối tiếp với dao cách ly Khi tiến hành cắt cách ly, sử dụng động cơ hoặc tay quay để tác động vào bộ truyền động, khiến trục quay 9 và sứ đỡ 5 quay, kéo lưỡi dao 1 và 2 tách rời nhau theo chiều ngược lại trên cùng một mặt phẳng ngang, cho đến khi chúng song song với nhau, lúc này mới hoàn tất hành trình cắt.

Để thực hiện cách ly an toàn, cần cắt điện tại máy cắt nối tiếp với dao cách ly trước, sau đó mới tiến hành cắt dao cách ly Khi đóng điện, hãy đóng dao cách ly trước rồi mới đóng máy cắt nối tiếp với dao cách ly Lưu ý rằng cả quá trình đóng và cắt đều phải thực hiện khi không có dòng điện tải.

Dao cách ly ngoài trời được thiết kế với lưỡi dao quay theo mặt phẳng ngang hoặc đứng, đảm bảo an toàn cho các hệ thống điện Đối với dao cách ly công suất lớn, động cơ được sử dụng để thực hiện việc đóng cắt từ xa và tự động Phạm vi sử dụng dao cách ly này áp dụng cho mọi cấp điện áp từ 3 KV trở lên.

Máy cắt điện

1 Cực bắt dây nguồn tới máy cắt

9 : Vỏ máy cắt 10: Lò xo tích năng 11: Cực bắt dây tải ra Hình 2.13 : Cấu tạo máy cắt nhiều dầu

Khi máy ở vị trí đóng, tiếp xúc động 7 sẽ tiếp xúc với tiếp xúc tĩnh 8, khiến lò xo tích năng 10 ở trạng thái nén Lúc này, đèn tín hiệu chỉ sáng màu đỏ và dòng điện từ nguồn sẽ đi qua cực bắt dây.

Khi nhận tín hiệu từ rơle hoặc khóa điều khiển, bộ truyền động sẽ được giải phóng khỏi vị trí đóng Lò xo tích năng sẽ đẩy thanh truyền động xuống, khiến đa tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh, dẫn đến việc cắt mạch điện Quá trình này tạo ra hồ quang giữa hai đầu tiếp xúc, gây nóng cục bộ và phân tích dầu thành hơi, tạo thành hỗn hợp khí cacbon và hydro, trong đó hydro có thể chiếm đến 70% và áp suất có thể đạt tới 100.

Áp suất 140 n/Cm² gây ra sự xáo trộn mạnh trong dầu, đẩy tia hồ quang vào sâu trong lớp dầu Lực điện từ từ dòng điện chạy ngược chiều cũng góp phần đẩy tia hồ quang xuống sâu hơn Mặc dù hồ quang được làm nguội và dập tắt, nhưng tốc độ luồng khí không đủ mạnh để dập tắt hồ quang nhanh chóng, dẫn đến thời gian cắt của loại máy cắt này bị kéo dài.

- Ưu điểm : Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, giá thành không cao

Máy cắt dầu có nhược điểm là sau vài lần hoạt động, dầu nhanh chóng bị bẩn do cacbonhydroxit cháy, dẫn đến giảm chất lượng dầu và cần phải lọc hoặc thay dầu, gây tốn kém Hơn nữa, loại máy cắt này có thời gian cắt chậm, nguy cơ cháy nổ cao, công suất không lớn và điện áp vận hành nhỏ hơn 15 KV.

Tính chọn máy cắt dầu Điều kiện chọn:

Trong đó dòng điện ngắn mạch tại thời điểm t được xác định:

Thời gian t tính từ lúc bắt đầu ngắn mạch cho đến lúc đầu tiếp xúc mở ra hoàn toàn: t = tbv + tmc

Thời gian tác động của tín hiệu bảo vệ rơ le (tbv) dao động từ 0,02 đến 0,05 giây, trong khi thời gian tác động của máy cắt (tmc) nằm trong khoảng từ 0,1 đến 0,12 giây Các thông số này được sử dụng trong tính toán ngắn mạch để đảm bảo hiệu suất và độ an toàn của hệ thống điện.

Trong đó: α = f(x/r,t) Đối với máy cắt cao áp: tmin = 0,1sec

Thực tế tính toán cho thấy: IN0,1 ≈ I’’ nên điều kiện chọn máy cắt theo khả năng cắt có thể viết:

- Kiểm tra ổn định động:

- Kiểm tra ổn định nhiệt:

Bnhđm = I2nhđm tnhđm ≥ BN ≈ I2∞.Ttd Đối với máy cắt có Iđm > 1000A không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Giá trị Ttđ được xác định để đảm bảo diện tích giới hạn bởi đường cong I 2 ckt trong khoảng thời gian ngắn mạch t với trục hoành tương đương với diện tích của hình chữ nhật có diện tích bằng.

Thời gian ngắn mạch Ttđ phụ thuộc vào tỉ số giữa giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch trong chu kỳ ban đầu và giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch ổn định Cụ thể, tỉ số này được biểu thị bằng công thức  = I ' ' / I , trong đó I ' ' là giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch siêu quá độ và I  là giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch ổn định.

= f(t,β) và xác định theo đường cong xác định thời gian tác dụng nhiệt tương đương Ttđ

Một số hình ảnh về máy cắt dầu

Hình 2.14: Máy cắt khí SF6

Hình 2.17: Máy cắt không khí

Áp tô mát (CB)

CB, viết tắt từ Circuit Breaker, hay còn gọi là Aptomat, là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện một pha hoặc ba pha Thiết bị này có chức năng bảo vệ mạch điện khỏi các sự cố như quá tải, ngắn mạch và sụt áp.

Chọn CB phải thỏa mãn ba yêu cầ u:

Chế độ làm việc của cầu chì (CB) cần duy trì ở mức định mức trong thời gian dài, cho phép dòng điện định mức chạy qua CB một cách liên tục Đồng thời, mạch điện của CB phải có khả năng chịu đựng dòng điện lớn, đặc biệt trong trường hợp xảy ra ngắn mạch, khi các tiếp điểm của nó đã hoặc đang trong trạng thái đóng.

CB cần có khả năng ngắt dòng điện ngắn mạch lớn, có thể lên tới vài chục KA Sau khi thực hiện ngắt, CB vẫn phải đảm bảo hoạt động ổn định ở mức dòng điện định mức.

Để cải thiện tính ổn định nhiệt và điện động của thiết bị điện, đồng thời giảm thiểu thiệt hại do dòng điện ngắn mạch, cần thiết phải có thời gian cắt của cầu chì (CB) ngắn Để đạt được điều này, thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong CB.

CB thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang), hoặc ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang)

Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang được đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ và cuối cùng là tiếp điểm chính Ngược lại, khi cắt mạch, tiếp điểm chính mở trước, sau đó là tiếp điểm phụ và cuối cùng là tiếp điểm hồ quang Điều này giúp hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm chính để dẫn điện Việc sử dụng tiếp điểm phụ giúp ngăn ngừa hồ quang lan rộng và gây hư hại cho tiếp điểm chính Để dập hồ quang trong mọi chế độ làm việc của lưới điện, người ta thường sử dụng hai kiểu thiết bị dập hồ quang: kiểu nửa kín và kiểu hở.

Kiểu nửa kín trong thiết bị CB được thiết kế với vỏ kín và lỗ thoát khí, với dòng điện giới hạn cắt không vượt quá 50KA Trong khi đó, kiểu hở được sử dụng cho các ứng dụng có dòng điện cắt lớn hơn 50KA hoặc điện áp vượt quá 1000V, thường được gọi là cao áp.

Trong buồng dập hồ quang thông dụng, các tấm thép được xếp thành lưới ngăn nhằm chia nhỏ hồ quang thành nhiều đoạn, giúp quá trình dập tắt hồ quang trở nên hiệu quả hơn Cơ cấu truyền động cắt CB cũng đóng vai trò quan trọng trong việc này.

Truyền động cắt CB thường có hai cách: Bằng tay và bằng cơ điệ n (điện từ, động cơ điện)

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 45 Điều khiển bằng t ay được thực hiện với các CB có dòng điện định mức ứng không lớn hơn 600A Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các CB có dòng điện lớn hơn (đến 1000A) Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta dùng một tay dài phụ theo nguyên lý đòn bẩy Ngoài ra còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc bằng khí nén d Móc bảo vệ:

CB tự động cắt điện khi có sự cố quá dòng, như quá tải hoặc ngắn mạch, nhờ vào các phần tử bảo vệ gọi là móc bảo vệ Những móc này sẽ kích hoạt để ngắt mạch khi xảy ra tình trạng sụt áp.

Móc bảo vệ quá dòng điện, hay còn gọi là bảo vệ dòng điện cực đại, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị điện khỏi tình trạng quá tải và ngắn mạch Để đảm bảo hiệu quả, đường thời gian – dòng điện của móc bảo vệ cần phải nằm dưới đường đặc tính của thiết bị cần bảo vệ Thông thường, hệ thống điện từ và rơ le nhiệt được sử dụng làm móc bảo vệ, và chúng thường được lắp đặt bên trong cầu dao (CB).

Móc kiểu điện từ hoạt động với cuộn dây mắc nối tiếp trong mạch chính, có tiết diện lớn và ít vòng, chịu tải dòng điện Khi dòng điện vượt quá mức cho phép, phần ứng sẽ bị hút, khiến móc dập vào khớp và mở tiếp điểm của CB Bằng cách điều chỉnh vít, người dùng có thể thay đổi lực kháng của lò xo, từ đó điều chỉnh trị số dòng điện tác động Để duy trì thời gian bảo vệ quá tải, một cơ cấu giữ thời gian, như bánh xe răng trong đồng hồ, được thêm vào.

Móc kiểu rơ le nhiệt đơn giản có cấu trúc tương tự như rơ le nhiệt, với phần tử phát nóng nối tiếp với mạch điện chính Tấm kim loại kép dãn nở giúp nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của CB khi xảy ra quá tải Tuy nhiên, kiểu này có nhược điểm là quán tính nhiệt lớn, dẫn đến việc không thể ngắt nhanh dòng điện tăng vọt khi có hiện tượng ngắn mạch, do đó chỉ bảo vệ được dòng điện quá tải.

Trong các cầu chì (CB) có dòng điện định mức lên đến 600A, người ta thường kết hợp cả móc kiểu điện tử và móc kiểu rơ le nhiệt Sự kết hợp này giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị.

Móc bảo vệ sụt áp, hay còn gọi là bảo vệ điện áp thấp, thường sử dụng kiểu điện từ Cuộn dây của thiết bị này được mắc song song với mạch điện chính và được quấn với ít vòng dây, sử dụng dây có tiết diện chịu điện áp nguồn.

Sơ đồ nguyên lý của CB dòng điện cực đại và CB điện áp thấp được trình bày trên hình dưới

CB dòng điện cực đại hoạt động theo nguyên lý giữ trạng thái đóng tiếp điểm nhờ vào sự kết hợp của móc 2 và móc 3 trong cùng một cụm tiếp điểm động Khi ở trạng thái bình thường và sau khi đóng điện, CB duy trì sự kết nối này để đảm bảo hoạt động ổn định.

Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút

KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ

Nam châm điện

Nam châm điện là một bộ phận rất quan trọng của khí cụ điện nó được dùng để biến đổi điện năng ra cơ năng trong khí cụ điện

Nam châm điện được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Tự động hóa, các loại rơle, contactor

Hình 3.1: Cấu tạo nam châm điên có nắp Nam châm điện bao gồm hai bộ phận chính:

Nam châm được thuờng gặp trong thực tế được chia thành 2 loại:

- Loại có nắp chuyển động:Gồm cuộn dây, lõi sắt từ và nắp

Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, lực hút điện từ được sinh ra, kéo nắp về phía lõi Tuy nhiên, khi dòng điện ngừng, lực hút này biến mất và nắp sẽ được nhả ra.

Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ Trang 52

Cuộn dây và lõi sắt từ là thành phần chính của loại không có nắp Trong loại này, các vật liệu sắt thép bị hút vào có thể được coi như là nắp.

Cuộn dây nam châm điện không nắp, khi có dòng điện chạy qua, sẽ tạo ra từ trường mạnh Vật liệu sắt từ đặt trong từ trường này sẽ bị từ hóa và hình thành cực tính, dẫn đến lực hút giữa cuộn dây và vật liệu.

Từ thông di chuyển qua vật liệu sắt từ theo một vòng kín, trong đó điểm mà từ thông thoát ra được gọi là cực bắc (N), còn điểm mà từ thông đi vào được gọi là cực nam (S).

Khi xem xét hình 1.2, ta nhận thấy rằng cực tính của vật liệu sắt từ khác với cực tính của cuộn dây, dẫn đến việc vật liệu sắt từ bị hút bởi lực điện từ F Khi dòng điện đổi chiều, vật liệu sắt từ vẫn giữ cực tính trái dấu so với cuộn dây, do đó vẫn tiếp tục bị hút về phía cuộn dây Điều này cho thấy rằng khi lõi từ mang dòng điện, từ trường sẽ khiến nắp bị từ hóa và hút nắp về phía lõi Một ứng dụng thực tiễn của hiện tượng này là nam châm điện dùng trong việc nâng hạ.

Thường được dùng nhiều trong các cần trục, đặc biệt là trong các nhà máy chế tạo cơ khí và luyện kim b) Nam châm điện phanh hãm:

Thiết bị hãm thường được sử dụng để kiểm soát các bộ phận chuyển động của cần trục và trục chính của máy công cụ Trong số nhiều cấu trúc thiết bị hãm, nam châm điện hãm kiểu guốc phanh, kiểu băng và kiểu đĩa là những loại phổ biến nhất Có hai loại hãm chính được áp dụng trong các ứng dụng này.

- Nam châm điện hãm có hành trình dài: Phần ứng (lõi thép động) của nam châm được nối với cần của hệ thống hãm

- Nam châm điện hãm có hành trình ngắn c) Bộ ly hợp điện từ:

Nam châm điện sử dụng dòng điện một chiều kết hợp với các đĩa ma sát để truyền chuyển động quay, thực hiện chức năng bộ ly hợp hoặc phanh hãm, giúp dừng chính xác trong các bộ phận chuyển động của máy công cụ.

Bộ ly hợp điện từ đã trở thành giải pháp phổ biến trong việc tự động hóa quá trình điều khiển chạy và ứng dụng cơ khí trong các máy cắt, gọt, cũng như trong ngành ô tô, cho phép sử dụng một động cơ điện duy nhất để kéo.

Rơle dòng điện, role điện áp

Rơle điện từ có hai kiểu cấu tạo chính: kiểu bản lề và dạng piston Trong kiểu bản lề, các thành phần bao gồm cuộn dây, lõi thép, nắp mạch từ, lò xo nhả, tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh và đầu tiếp xúc Còn trong dạng piston, cấu trúc đơn giản hơn với cuộn dây và thanh dẫn Những nguyên lý này giúp rơle hoạt động hiệu quả trong các ứng dụng điện.

Khi cuộn dây 1 được cấp điện, nó tạo ra từ trường trong mạch từ chính, từ trường này từ hóa nắp mạch từ Lực hút điện từ sinh ra đủ mạnh để vượt qua lực hút của lò xo phản lực 4, khiến nắp mạch từ di chuyển về phía lõi Tương ứng với mạch từ một chiều và xoay chiều, có các loại rơle một chiều và xoay chiều.

3.2.1 Cấu tạo Rơle dòng điện

Rơ le dòng điện cực đại là thiết bị điện quan trọng, giúp bảo vệ mạch điện khỏi tình trạng quá tải hoặc ngắn mạch, đồng thời điều khiển hoạt động của động cơ một cách hiệu quả.

Hình 3.4: Cấu tạo rơle dòng điện + Mạch từ 1 dạng hình chữ E hoặc U gồm nhiều lá thép kĩ thuật điện có bề dầy 0,35mm hoặc 0,5mm ghép lại

+ Cuộn dây 2: Thường có hai cuộn dây bằng dây đồng hoặc dây nhôm + Phần ứng 4: là miếng sắt từ hình chữ Z ghắn chặt trên trục quay 3 nhờ hai ổ đỡ

+ Vít điều chỉnh 5: để điều chỉnh trị số tác động của dòng điện

+ Hệ thống tiếp điểm 6: làm bằng bạch kim

3.2.2 Nguyên lý hoạt động của Rơle dòng điện

Khi dòng điện chạy qua cuộn dây 2, nó tạo ra lực tác dụng lên phần ứng 4 Nếu dòng điện đạt đến mức đủ lớn, lực điện từ sẽ vượt qua lực cản của lò xo 7, kéo phần ứng 4 và làm trục quay mở hoặc đóng hệ thống tiếp điểm 6.

- Trị số dòng điện tác động của rơ le được chỉnh định bằng phương pháp:

Khi thay đổi sơ đồ cuộn dây rơ le, việc đấu nối các cuộn dây có ảnh hưởng lớn đến dòng điện tác động Nếu cần dòng điện tác động nhỏ, ta sẽ đấu nối tiếp hai cuộn dây Ngược lại, khi cần dòng tác động lớn, việc đấu song song hai cuộn dây là lựa chọn tối ưu Với cùng một lực căng lò xo, dòng điện tác động khi đấu song song sẽ gấp đôi so với khi đấu nối tiếp.

+ Nới lỏng hay vặn chặt vít điều ch ỉnh 5 thì có thể làm tăng hay giảm trị số dòng điện tác động a Cách chọn:

Trong đó: IR I là dòng điện phụ tải mà rơ le cho phép liên tục chạy qua lớn nhất

Hình 3.5: Rơle dòng cực đại

3.2.3 Cấu tạo của Rơ le điện áp:

Rơ le điện áp là một khí cụ điện dùng để bảo vệ các thiết bị khi điện áp tăng hoặc giảm quá mức quy định

Hình 3.6: Rơle điện áp 1- Cuộn dây

Rơle điện áp có cấu trúc tương tự như rơle dòng điện, nhưng cuộn dây của nó có số vòng nhiều hơn và tiết diện dây quấn nhỏ hơn Rơle này được kết nối song song với mạch điện của thiết bị cần bảo vệ.

3.2.4 Nguyên lý hoạt động của Rơ le điện áp:

- Với Rơ le bảo vệ điện áp thấp:

Khi điện áp lưới điện đạt mức định mức hoặc chỉ thấp hơn một chút, phần ứng sẽ bị tác động bởi lực điện từ, dẫn đến việc các tiếp điểm thường đóng của rơ le sẽ mở ra, trong khi các tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại.

Khi điện áp lưới giảm xuống dưới mức quy định, lực điện từ sẽ nhỏ hơn lực căng của lò xo Lúc này, dưới tác dụng của lò xo, tiếp điểm thường đóng sẽ chuyển từ trạng thái mở sang trạng thái đóng, trong khi tiếp điểm thường mở sẽ chuyển từ trạng thái đóng sang trạng thái mở.

- Với Rơ le điện áp cực đại:

+ Ở điện áp bình thường phần ứng của Rơle đứng yên (không bị lực điện từ tác động)

Khi điện áp vượt quá mức quy định, lực điện từ sẽ vượt qua lực cản của lò xo phần ứng, dẫn đến việc các tiếp điểm thường đóng sẽ mở ra và các tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại.

- Điện áp tác động của Rơle cũng được điều chỉnh bằng cách đấu cuộn dây Rơle hoặc điều chỉnh đòn bẩy hoặc bằng vít

Hình 3.7: Rơ le điện áp a) Phân loại rơle điện áp:

Rơle điện áp cực đại một chiều:

Rơle điện áp cực đại PH-51 được sử dụng trong các sơ đồ bảo vệ và tự động, có chức năng phản ứng với sự xuất hiện hoặc tăng cao điện áp trong mạch một chiều Thường thì rơle này được lắp đặt trong sơ đồ kiểm tra cách điện của mạch một chiều Sơ đồ nối điện bên trong của rơle tương tự như loại rơle dòng điện cực đại đã đề cập trước đó Sự khác biệt giữa rơle PH-51 và loại PT-40 là cuộn dây dòng được thay bằng cuộn dây áp có số vòng nhiều hơn và cỡ dây nhỏ hơn, được thiết kế để kết nối với nguồn điện áp một chiều Rơle này không có bộ phận cản dịu để giảm rung động cho bộ phận động, và để giảm ảnh hưởng của từ dư, phần ứng của rơle được chế tạo từ thép pecmaloi.

Rơle được sản xuất với ba kích thước điện áp định mức khác nhau, và mỗi kích thước có thể điều chỉnh điện áp ở hai cấp độ thông qua việc thay đổi cách nối hai cuộn dây theo sơ đồ song song hoặc nối tiếp Thông tin về điện áp định mức và điện áp tác động của rơle được trình bày trong bảng dưới đây.

Ut d (V) Uđ m(V) Ut đ(V) Uđ m(V) PH-51/1,4

50 Bảng 3.1: Điện áp định mức và điện áp tác động của rơle

Số liệu cuộn dây rơle cho trong bảng sau:

Rơle Số vòng dây một cuộn (vòng) Đường kính dây mm Điện trở một cuộn (Ω)

Rơle PH -51/32 được thiết kế với mỗi cuộn dây nối tiếp một điện trở phụ có giá trị 5100 Ω Điện áp tác động của rơle này bị ảnh hưởng bởi cực tính của cuộn dây.

Vì vậy khi sử dụng cần chú ý cực tính của cuộn dây với nguồn

Rơle điện áp cực đại xoay chiều:

Rơle điện áp cực đại PH-53 được thiết kế để bảo vệ hệ thống điện khỏi tình trạng quá điện áp trong mạch điện xoay chiều Sản phẩm này có cấu tạo tương tự như rơle dòng điện cực đại PT-40, nhưng không trang bị bộ phận cản dịu và chống rung, giúp giảm thiểu công suất tiêu thụ.

Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ Trang 58 suất tiêu thụ và chống rung cho phần động của rơle, hai cuộn dây của rơle được nối theo sơ đồ nối tiếp và được cấp điện từ nguồn qua cầu chỉnh lưu hai nửa chu kỳ và các điện trở R1 và R2 như sơ đồ sau

Rơle hoạt động với hai dải điện áp khác nhau Ở dải điện áp thấp, cuộn dây được kết nối với mạch thông qua điện trở phụ R1, trong khi ở dải điện áp cao, cuộn dây được kết nối qua cả hai điện trở phụ R1 và R2.

Rơ le nhiệt: (Over Load OL)

Rơle nhiệt là thiết bị điện sử dụng nhiệt độ làm đại lượng tác động đầu vào, từ đó điều chỉnh các thông số điện hoặc trạng thái đóng, mở của tiếp điểm Cấu tạo của rơle nhiệt bao gồm bộ phận cảm biến nhiệt độ, bộ phận so sánh, hệ thống tiếp điểm đầu ra và bộ phận điều chỉnh các thông số hoạt động.

Rơ le nhiệt là thiết bị bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi sự cố quá tải Với quán tính nhiệt lớn, rơ le nhiệt không phản ứng ngay lập tức với dòng điện, mà cần thời gian để phát nóng, do đó thời gian hoạt động của nó có thể kéo dài từ vài giây đến vài phút.

3.3.2 Nguyên lý hoạt động của Role nhiệt:

Nguyên lý hoạt động của rơ le dựa vào tác dụng nhiệt của dòng điện, gây ra sự giãn nở của phiến kim loại kép Phiến kim loại kép được cấu tạo từ hai lá thép kim loại có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau, dẫn đến sự biến dạng khi nhiệt độ thay đổi.

Khi dòng điện quá tải đi qua phiến lưỡng kim được ghép chặt bằng phương pháp cán nóng hoặc hàn, phiến sẽ bị đốt nóng và uốn cong về phía kim loại có hệ số giãn nở nhỏ hơn Hành động này đẩy cần gạt, làm cho lò xo co lại và chuyển đổi hệ thống tiếp điểm phụ Để rơ le nhiệt hoạt động trở lại, cần phải chờ phiến kim loại nguội và kéo cần reset của rơ le nhiệt.

- Theo kết cấu : rơ le nhiệt chia thành hai loại : kiểu hở và kiểu kín

- Theo yêu cầu sử dụng : loại một cực và hai cực

- Theo phương thức đốt nóng :

Đốt nóng trực tiếp là phương pháp mà dòng điện đi qua trực tiếp tấm kim loại kép Mặc dù có cấu tạo đơn giản, nhưng việc thay đổi dòng điện định mức yêu cầu phải thay đổi tấm kim loại kép, điều này làm cho phương pháp này không tiện dụng.

Đốt nóng gián tiếp là phương pháp mà dòng điện đi qua phần tử đốt nóng độc lập, tạo ra nhiệt lượng làm tấm kim loại cong lên Ưu điểm của phương pháp này là dễ dàng thay đổi dòng điện định mức chỉ bằng cách thay thế phần tử đốt nóng Tuy nhiên, nhược điểm là trong trường hợp quá tải lớn, phần tử đốt nóng có thể đạt nhiệt độ cao nhưng do không khí truyền nhiệt kém, tấm kim loại không kịp tác động và phần tử đốt nóng có thể bị cháy đứt.

Đốt nóng hỗn hợp là phương pháp hiệu quả, kết hợp giữa đốt trực tiếp và gián tiếp, mang lại tính ổn định nhiệt cao và khả năng hoạt động ở mức quá tải lớn Một trong những thiết bị quan trọng trong hệ thống này là rơ le nhiệt kiểu kim loại kép.

Rơle nhiệt kiểm kim loại kép hoạt động dựa trên nguyên lý hai thanh kim loại khác nhau về hệ số dãn nở dài do nhiệt độ Khi được đốt nóng từ nhiệt độ t1 lên t2, chiều dài của mỗi thanh sẽ tăng lên theo công thức l1 = lo (1 + α1Δt) và l2 = lo (1 + α2Δt), trong đó lo là chiều dài ban đầu của thanh ở nhiệt độ t1 Do α1 lớn hơn α2, thanh có hệ số dãn nở lớn hơn sẽ dài hơn, tạo ra sự khác biệt cần thiết để kích hoạt rơle.

11, l2 là chiều dài hai thanh ở nhiệt độ t2 ; Δt là độ tăng nhiệt độ : Δt = t2 – t1 = τ Như vậy chiều dài mỗi thanh tăng thêm là : Δl1 = l1 – lo = loα1Δt = loα1τ Δl2 = l2 – lo = loα2Δt = loα2τ

Vì α1>α2 nên Δl1 > Δl2 như trên hình 4 lúc này hai thanh vẫn ở trạng thái thẳng

Khi hai thanh kim loại được hàn hoặc cán dính với nhau, tạo thành một thanh kim loại kép, sự chênh lệch độ giãn nở nhiệt giữa hai thanh sẽ khiến thanh kim loại kép không chỉ dãn dài mà còn cong về phía thanh thứ hai khi nhiệt độ tăng.

(thanh có hệ số dãn nở dài α nhỏ) Nếu gắn cố định một đầu thanh kim loại kép, thì đầu kia cong đi một đoạn x lớn nhất là

3 l o x = − δ là chiều dày của tấm kim loại kép Đầu cong sẽ tạo ra lực F bằng :

Trong đó b là chiều rộng của tấm kim loại kép

E = 0,5 (E1 + E2) là mô đun đàn hồi trung bình của tấm kim loại kép

E1, E2 là mô đun đàn hồi của tấm kim loại 1 và kim loại 2

Hiện tượng dịch chuyển và lực tại đầu cong của tấm kim loại kép được ứng dụng để thực hiện việc đóng, ngắt tiếp điểm trong mạch điện, tạo ra rơle nhiệt kim loại kép Độ dịch chuyển x và lực F tăng lên khi hiệu số α1 – α2 lớn, vì vậy vật liệu invar, với hệ số α lớn, thường được sử dụng để chế tạo tấm kim loại kép.

Có các phương pháp cấp nhiệt để tăng nhiệt độ cho tấm kim loại kép tác động như sau :

Để duy trì và ổn định nhiệt độ cho các thiết bị nhiệt, sử dụng các đối tượng cần đo ở nhiệt độ cao làm nguồn nhiệt cho tấm kim loại kép Khi đạt đến nhiệt độ đã cài đặt, rơle nhiệt sẽ hoạt động, thường được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ cho lò sấy, bình đun nước nóng, bàn là và các thiết bị nhiệt khác Để đảm bảo rơle hoạt động chính xác, bộ phận kim loại kép cần tiếp xúc tốt với phần cần kiểm soát nhiệt độ Khi rơle tác động, nó sẽ ngắt mạch gia nhiệt; khi nhiệt độ giảm xuống mức đã cài đặt, rơle tự động đóng lại, duy trì nhiệt độ ổn định cho thiết bị Nhờ đó, nhiệt độ của thiết bị được giữ quanh giá trị đã định, đảm bảo chức năng bảo vệ hiệu quả cho các thiết bị nhiệt.

Rơle bảo vệ thiết bị nhiệt hoạt động khi nhiệt độ đạt mức tối đa cho phép, ngắt mạch để bảo vệ thiết bị Sau khi ngắt, rơle không tự động trở lại trạng thái bình thường Để khôi phục rơle về trạng thái làm việc bình thường, người sử dụng cần nhấn nút phục hồi.

Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ Trang 64 sau khi đã tìm rõ nguyên nhân và khắc phục xong, bảo đảm an toàn cho thiết bị

Khi dòng điện chạy qua vật liệu dẫn điện, hiệu ứng nhiệt hoặc tổn hao nhiệt sẽ làm nóng thanh kim loại kép Nhiệt lượng tỏa ra Q trên vật dẫn có điện trở R được xác định theo công thức khi có dòng điện I chạy qua trong thời gian t.

Nhiệt lượng Q cần thiết để đốt nóng thanh kim loại kép đến nhiệt độ tác động tt d được tính bằng công thức Q = 0,24.I².R.t, trong đó Q phụ thuộc vào dòng điện tải I² và thời gian t Khi dòng điện tải I tăng, thời gian tác động t sẽ giảm và ngược lại, thể hiện mối quan hệ tỉ lệ nghịch giữa chúng Đường đặc tính dòng điện theo thời gian I(t), hay còn gọi là đặc tính ‘ampe giây’, là yếu tố quan trọng nhất trong hoạt động của rơle nhiệt kim loại kép.

Hình 3.9: Rơ le điện áp Thường để thuận tiện cho việc so sánh giữa các loại rơle nhiệt, dòng điện được biểu thị ở đơn vị tương đối đm i I

K = I và đặc tính là quan hệ t f(Ki)

Theo đặc tính I(t) trên hình 3.3 ta thấy:

Dòng điện định mức của rơle Iđ m, với Ki = 1, là dòng điện mà rơle có thể chịu đựng trong thời gian dài mà không xảy ra tác động, khi điều kiện nhiệt độ môi trường ổn định.

Cầu chì

Dựa vào kết cấu có thể chia cầu chì thành các loại sau: a) Loại hở:

Loại này không có vỏ bọc kín và chủ yếu bao gồm dây chảy Các phiến được làm từ lá, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhôm hoặc đồng lá mỏng, được dập thành hình.

Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ Trang 73 cắt nhanh các dạng như ở hình dưới, sau đó dùng vít bắt chặt vào các đầu cực dẫn điện đặt trên các bản cách điện bằng đá, sứ… Dây chảy cũng còn có dạng hình tròn và làm bằng chì b) Loại vặn:

Cầu chì loại vặn thường có dạng như hình 3.20

Dây chảy 1 được kết nối với nắp 2 bên trong, trong khi nắp 4 có thiết kế răng vít để vặn chặt vào đế 7 Dây chảy thường được làm bằng đồng, đôi khi sử dụng bạc, và có các kích cỡ dòng định mức 6A, 15A, 20A, 25A, 30A, và 60A với điện áp 500V.

Hình 3.20: Cấu tạo cầu chì loại vặn c) Loại hộp:

Hộp và nắp được chế tạo từ sứ cách điện, với các tiếp điểm bằng đồng được cố định chắc chắn Dây chảy được gắn chặt bằng vít vào các tiếp điểm, thường sử dụng dây chì tròn hoặc chì lá có kích thước phù hợp.

Cầu chì hộp được chế tạo theo các cỡ dòng điện định mức: 5, 10, 15,

20, 30, 80, 100A ở điện áp 500V d) Loại kín không có chất nhồi:

Cầu chì loại hộp được cấu tạo với dây chảy nằm trong một ống kín bằng phíp, hai đầu được bảo vệ bởi nắp đồng có răng vít để đảm bảo kín Dây chảy được kết nối chắc chắn với các cực tiếp xúc, tạo nên một hệ thống an toàn và hiệu quả.

Dây chảy cảu cầu chì này làm bằng kẽm là vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp, lại có khả năng chống rỉ

Khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch, dây dẫn sẽ đứt tại vị trí có tiết diện hẹp và tạo ra hồ quang Nhiệt độ cao từ hồ quang làm vỏ xenlulo của ống bị đốt nóng, dẫn đến sự bốc hơi và tăng áp lực khí trong ống Áp lực này sẽ giúp dập tắt hồ quang Ngoài ra, loại ống kín có chất nhồi cũng được đề cập trong quá trình này.

Cầu chì ống sứ có đặc tính bảo vệ vượt trội hơn so với các loại cầu chì thông thường Hình dạng cấu tạo của cầu chì này được minh họa trong hình 3.22.

Vỏ cầu chì 1 được chế tạo từ ống sứ hoặc stealit, có hình dạng hộp chữ nhật Bên trong vỏ có trụ tròn rỗng để chứa dây chảy 2 hình lá, được đổ đầy cát thạch anh 3 Dây chảy 3 được hàn kín vào đĩa 4 và được cố định chắc chắn vào phiến.

Cực tiếp xúc 6 được gắn chặt vào ống sứ bằng vít 7, trong khi dây chảy được làm từ đồng lá dày 0,1 đến 0,2mm với các lỗ dài dập để tạo tiết diện hẹp Để giảm nhiệt độ chảy của đồng, người ta hàn các giọt thiếc vào những đoạn có tiết diện hẹp.

Hình 3.22: Cấu tạo cầu chì loại kín có chất nhồi

Kí hiệu của cầu chì trong các bản vẽ điện:

- Cầu chì là thiết bị bảo vệ mạch điện, nó tự động cắt mạch khi có sự cố quá tải, ngắn mạch

Cầu chì hoạt động dựa trên nguyên lý thời gian đứt của dây chảy khi có dòng điện đi qua, được gọi là đặc tính ampe – giây Khi xảy ra quá tải lớn, dòng điện có thể gấp 3 đến 4 lần mức định mức, dẫn đến quá trình phát nóng nhanh chóng Nhiệt lượng sinh ra từ dây chảy sẽ tăng đến mức nhiệt độ chảy, gây ra hiện tượng đứt cầu chì Thời gian tác động của cầu chì là yếu tố quan trọng trong việc bảo vệ mạch điện.

Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ Trang 75 của cầu chì phụ thuộc vào độ lớn của dòng điện qua cầu chì và được đặc trưng bằng quan hệ t = f(I) a Chọn cầu chì theo điều kiện làm việc dài hạn và điều kiện mở máy:

Cầu chì cần được lựa chọn sao cho trong quá trình hoạt động dài hạn, nhiệt độ phát sinh của nó không vượt quá giới hạn cho phép Đồng thời, khi khởi động, cầu chì phải đảm bảo không cắt mạch điện.

Dòng điện định mức của cầu chì IC C là giá trị dòng điện tối đa mà dây chảy có thể chịu đựng trong thời gian dài mà không bị đứt, đồng thời đây cũng là giới hạn cho phép cao nhất của cầu chì.

Cầu chì được chọn sao cho IC C của cầu chì thỏa mãn hai điều kiện sau:

It t là dòng điện tính toán tương ứng với công suất Pt t của thiết bị tiêu thụ điện

Ik đ la dòng điện khởi động lớn nhất của phụ tải động cơ điện:

- Đối với một động cơ điện:

Km m là hệ số dòng điện khởi động

Iđ m là dòng điện định mức của động cơ điện

- Đối với nhiều động cơ điện đặt trên cùng một tuyến, nhưng khởi động riêng lẻ:

 I đm là tổng dòng điện định mức cảu tất cả động cơ;

C là bộ số dòng điện mở máy của động cơ có dòng điện mở máy lớn nhất;

Iđ mma x là dòng điện định mức của động cơ có dò ng điện mở máy lớn nhất

Chọn C với giá trị như sau:

C = 2,5 đối với những động cơ có thời gian khởi động ngắn (3 đến 10s), khởi động nhẹ nhàng và sau một khoảng thời gian dài mới khởi động lại

C = 1,6 ÷ 2,0 đối với những động cơ khởi động dài (đến 40s), khởi động khó khăn và sau một thời gian ngắn lại khởi động trở lại

Khi động cơ khởi động một cách nhẹ nhàng, việc lựa chọn cầu chì có quán tính nhiệt lớn (hay còn gọi là cầu chì chậm) là cần thiết, vì dòng điện định mức của cầu chì IC C cần phải được xác định chính xác dựa trên dòng điện tính toán Đồng thời, cần chọn cầu chì phù hợp với điều kiện bảo vệ chọn lọc để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình hoạt động.

Trong hệ thống cung cấp điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ, thông thường dùng nhiều cầu chì như hình 3.23

Cầu chì 1 có dòng điện chạy qua, trong khi cầu chì 2 đặt gần hộ tiêu thụ Khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại điểm A, chỉ cầu chì 2 sẽ đứt, trong khi các cầu chì khác vẫn hoạt động bình thường Để đảm bảo yêu cầu bảo vệ chọn lọc, thời gian tác động của cầu chì 2 phải nhỏ hơn thời gian làm nóng cầu chì 1 đến nhiệt độ nóng chảy, tức là tt đ 2 ≤ t’1.

Hình 3.23: Hệ thống nhiều cầu chì

Thiết bị chống dòng rò

Cơ thể con người rất nhạy cảm với dòng điện; dòng điện nhỏ hơn 10mA chỉ gây cảm giác kim châm, trong khi dòng điện lớn hơn 10mA có thể khiến cơ bắp co quắp Khi dòng điện đạt tới 30mA, người bị ảnh hưởng có thể gặp tình trạng co thắt, ngạt thở và thậm chí tử vong Nếu thiết bị điện bị hư hỏng và rò rỉ điện, người sử dụng sẽ nhận dòng điện từ nguồn vào cơ thể và xuống đất Trong những trường hợp này, cầu dao (CB) và cầu chì không thể ngắt nguồn điện, gây nguy hiểm cho người sử dụng.

Việc sử dụng thiết bị chống dòng điện rò trong mạch điện giúp người dùng ngăn chặn tai nạn điện, vì thiết bị này sẽ tự động ngắt nguồn điện ngay khi phát hiện dòng điện rò.

Thiết bị chống dòng rò có một số hãng nổi tiếng sau:

Bảng 3.7: Thiết bị chống rò của một số hãng a Đối với hệ thống điện 1 pha:

Hình 3.24: Cầu dao chống giật một pha Chú thích:

I1: Dòng điện đi vào thiết bị tiêu thụ điện

I2: Dòng điện đi từ thiết bị tiêu thụ điện ra

IS C: Dòng điện sự cố

In: Dòng điện đi qua cơ thể người

1 : Thiết bị đo lường, sự cân bằng

3: Lõi từ hình vành xuyến

Trường hợp không có sự cố: → I 1 =I → 2

Trường hợp có sự cố: → I 1 = I → 2 + I → SC

Vì I → 1 > I → 2 do đó xuất hiện mất cân bằng trong hình xuyến từ, dẫn đến xuất hiện một dòng cảm ứng trong cuộn dây dò tìm, đưa đến tác động rơ le và kết quả làm mở mạch điện b Đối vơi hệ thống điện ba pha:

Hình 3.24: Cầu dao chống giật ba pha Chú thích:

- I1: I2: I3: dòng điện đi qua pha 1 ,2,3

- Io: dòng điện đi qua dây trung tính

- 2: lõi từ hình vành xuyến

Trong trường hợp thiết bị điện không gặp sự cố, tổng dòng điện I → 1 + I → 2 + I → 3 + I → 0 sẽ bằng 0, dẫn đến thông tổng trong mạch từ hình xuyến cũng bằng 0 Do đó, sẽ không có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dò tìm Ngược lại, nếu có sự cố xảy ra, tổng dòng điện sẽ thay đổi.

Trong mạch từ hình xuyến, thông tổng không bằng 0 dẫn đến sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dò tìm Điều này khiến cuộn dây dò tìm tác động để mở các cực điện.

Hình 3.25: Cầu dao chống giật thực tế

Thiết bị chống dòng điện rò hoạt động dựa trên nguyên lý bảo vệ so lệch, thông qua việc cân bằng giữa tổng dòng điện vào và tổng dòng điện ra của thiết bị tiêu thụ điện.

Khi thiết bị tiêu thụ điện gặp hiện tượng rò điện, một phần dòng điện sẽ chảy xuống đất, tạo thành dòng điện rò Dòng điện này rất nhỏ và được phát hiện bởi rơ le so lệch, thiết bị này sẽ nhận diện sự mất cân bằng và tự động cắt mạch điện để đảm bảo an toàn.

Thiết bị bảo vệ so lệch gồm 2 phần chính:

Mạch điện từ hình xuyến được quấn với các cuộn dây công suất lớn, chịu trách nhiệm cung cấp dòng điện cho thiết bị tiêu thụ.

Rơle mở mạch được điều khiển bởi cuộn dây đo lường có tiết diện nhỏ, được lắp đặt trên hình xuyến, và có chức năng ngắt các cực.

Biến áp đo lường

Máy biến áp đo lường, giống như các loại máy biến áp khác, có chức năng biến đổi chiều dòng điện nhằm tăng hoặc giảm điện áp trong nguồn dây dẫn.

Máy biến áp đo lường được sử dụng để đáp ứng nhu cầu của các thiết bị điện trong gia đình, đồng thời có vai trò quan trọng trong việc đo lường độ chính xác của số liệu thiết bị Ngoài ra, nó còn giúp đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống điện dân dụng, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng điện trong hộ gia đình.

Cấu tạo của máy biến áp đo lường

Máy biến áp, đặc biệt là máy biến áp đo lường, thường có cấu trúc chính bao gồm hai cuộn dây: cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, cùng với lõi thép và vỏ máy Lõi của máy biến áp đo lường được chế tạo từ nhiều lá sắt mỏng, được ghép nối tỉ mỉ để đảm bảo hiệu suất hoạt động tốt nhất.

Lõi thép của máy biến áp được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật tinh xảo, bao gồm trụ với dây quấn và gông nối liền với trụ, tạo nên một hệ thống hiệu quả cho việc chuyển đổi điện năng.

Dây quấn thường được làm từ đồng hoặc nhôm và được bọc cách điện Có hai loại cuộn dây: cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp, mỗi loại đảm nhiệm một chức năng riêng Cuộn sơ cấp nhận năng lượng từ nguồn điện, trong khi cuộn thứ cấp cung cấp và truyền điện năng đến nơi tiêu thụ Hai cuộn dây này thường được cách điện với nhau để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

Vỏ máy biến áp được chế tạo từ thép chắc chắn, thiết kế đa dạng tùy thuộc vào công suất điện năng tại từng địa điểm sử dụng Chức năng chính của vỏ máy là bảo vệ máy biến áp, bao gồm thùng và các bộ phận lắp ghép khác.

Lưu ý rằng số vòng dây quấn của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp phải khác nhau Tùy thuộc vào mục đích và nhiệm vụ sử dụng, việc lựa chọn lõi dây quấn phù hợp là rất quan trọng.

Máy biến áp đo lường có chức năng ổn định điện áp, điều chỉnh từ các giá trị thấp hoặc cao xuống mức định mức phù hợp, nhằm nâng cao hiệu quả trong quá trình vận hành điện năng Giống như các loại máy biến áp khác, máy biến áp đo lường hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng.

Cuộn dây sơ cấp và thứ cấp có số vòng dây khác nhau được quấn quanh lõi thép Khi cuộn dây sơ cấp được kết nối vào nguồn điện, dòng điện sẽ xuất hiện do sự biến thiên của từ thông Từ thông này tiếp tục đi qua cả hai cuộn dây, tạo ra sức điện động cảm ứng trong cuộn dây thứ cấp.

Khi từ thông đi qua cuộn thứ cấp, nó có thể làm giảm biên độ từ thông trong lõi thép, gây ảnh hưởng đến hoạt động của cuộn sơ cấp Để duy trì sự cân bằng điện áp và từ thông ổn định, cuộn sơ cấp cần tăng lên một lượng thích hợp để bù đắp cho sự giảm sút từ thông do cuộn thứ cấp gây ra Việc đảm bảo sự ổn định của cả hai cuộn dây là rất quan trọng để quá trình vận tải điện diễn ra một cách thuận lợi.

Máy biến áp đo lường có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi dòng điện và hiệu điện thế để phù hợp với các thiết bị điện dân dụng và trong sản xuất Chẳng hạn, với đường dây trung thế 10kV, cần chuyển đổi xuống 220V để phù hợp với thiết bị gia đình Trong các nhà máy và cơ sở sản xuất, máy biến áp đo lường giúp nâng cao hiệu điện thế, từ đó tăng cường hoạt động sản xuất và giảm thiểu lượng điện tiêu thụ trong quá trình truyền tải.

❖ TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 3:

3.2 Rơ le dòng điện, rơ le điện áp

3.3 Rơ le nhiệt (Over Load OL)

3.5 Thiết bị chống dòng dò

❖ CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 3:

Câu 1 Cầu dao chống giật hoạt động theo nguyên lý nào?

C Bảo vệ so lệch dòng điện

Câu 2 Thiết bị bảo vệ của cầu dao chống giật gồm những bộ phận nào?

A Cầu chì và tiếp điểm

B Mạch điện từ hình xuyến và rơle mở mạch

Câu 3 Cầu chì là thiết bị bảo vệ tự động cắt mạch khi… ?

B Có quá tải hoặc ngắn mạch

Câu 4 Khi cầu chì làm việc, thì nguyên nhân nào làm đứt cầu chì?

A Do lực điện động của dòng điện lớn

B Do nhiệt độ tăng cao là chảy dây chì

C Do hồ quang làm cháy dây chì

D Do lực điện từ lớn làm đứt dây chì

Câu 5 Hình nào dưới đây không phải là ký hiệu của cầu chì trong bản vẽ điện?

KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN

Tiêu đề	Giáo Trình Môn Học: Khí Cụ Điện Nghề: Vận Hành Nhà Máy Nhiệt Điện
Tác giả	Ninh Trọng Tuấn, Lê Thị Hải Huyền, Nguyễn Xuân Thịnh
Trường học	Trường Cao Đẳng Dầu Khí
Chuyên ngành	Điện
Thể loại	giáo trình
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Bà Rịa - Vũng Tàu

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	2,54 MB