Giáo trình Điện cơ bản (Nghề Cơ điện tử Cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯƠNG VĂN HỢI (Chủ biên) BÙI VĂN CÔNG – LƯU HUY HẠNH GIÁO TRÌNH ĐIỆN CƠ BẢN Nghề: Cơ điện tử Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2019 LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề thực hành nghề giữ vị trí quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần giáo trình nội bộ, mang tính khoa học đáp ứng với yêu cầu thực tế Nội dung giáo trình “Điện bản ” xây dựng sở kế thừa nội dung giảng dạy trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, Giáo trình nội nhà giáo có nhiều kinh nghiệm nhiều năm làm cơng tác ngành đào tạo chuyên nghiệp Giáo trình biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập nội dung bản, cốt yếu để tùy theo tính chất ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp khơng trái với quy định chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận tham gia đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp chuyên gia kỹ thuật đầu ngành Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2019 Chủ biên: Trương Văn Hợi MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Chương Vật liệu điện 1.1 Khái niệm vật liệu điện 1.2 Vật liệu dẫn điện 10 1.3 Vật liệu cách điện 13 Chương 15 Khí cụ điện 15 2.1 Khái niệm 15 2.2 Phân loại 15 2.3 Yêu cầu chung khí cụ điện 16 2.4 Khí cụ điện đóng cắt 18 2.5 Khí cụ điện bảo vệ 20 2.6 Khí cụ điện điều khiển 28 Chương 54 Thiết bị điện gia dụng 54 3.1 Thiết bị cấp nhiệt 54 3.2 Máy biến áp pha 76 3.3 Động điện pha 83 3.2 Cấu tạo: 84 3.4 Thiết bị điện chiều 87 Chương 90 Rơ le điện tử 90 4.1 Cấu tạo 90 4.2 Phân loại 91 4.3 Các mạch điện ứng dụng 97 Tài liệu tham khảo 100 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mô đun: Điện bản Mã số mô đun: MĐ 22 Thời gian mô đun: 60 ( Lý thuyết: 12 giờ; thực hành: 48 giờ) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN - Vị trí: Mơ đun bố trí học song song môn học sở: MH07, MH08, MH09, MH10, MH11, MH13, MH14; học trước môn học, mô đun chuyên môn nghề khác - Tính chất: Là mơ đun bắt buộc chương trình đào tạo nghề Cơ điện tử II MỤC TIÊU MÔ ĐUN: - Lựa chọn sử dụng loại dụng cụ cần thiết cho công việc bản điện trình bày cơng dụng chúng - Vẽ sơ đồ lắp ráp mạch điện thực theo bước qui trình lắp ráp - Sử dụng thành thạo chức thiết bị, dụng cụ tương ứng - Tháo, lắp, bảo dưỡng, hiệu chỉnh số thiết bị điện, máy điện thong dụng hệ thống điện tử - Bảo quản tốt thiết bị, dụng cụ, sản phẩm - Tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp biện pháp an toàn - Chủ động sáng tạo học tập NỘI DUNG MƠ ĐUN TT Tên mơ đun Vật liệu điện Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực Kiểm hành/thực tra tập/thí nghiệm/bài tập/thảo luận 24 19 9 60 12 44 1.1 Khái niệm vật liệu điện 1.2 Vật liệu dẫn điện 1.3 Vật liệu cách điện Khí cụ điện 2.1 Khái niệm 2.2 Phân loại 2.3 Yêu cầu chung khí cụ điện 2.4 Khí cụ điện đóng cắt 2.5 Khí cụ điện bảo vệ 2.6 Khí cụ điện điều khiển Thiết bị điện gia dụng 3.1 Thiết bị cấp nhiệt 3.2 Máy biến áp pha 3.3 Động điện pha 3.4 Thiết bị điện chiều Rơ le điện tử 4.1 Cấu tạo 4.2 Phân loại 4.3 Các mạch điện ứng dụng Cộng Chương Vật liệu điện Mục tiêu - Phân biệt, nhận dạng vật liệu điện thông dụng - Phân tích tính chất vật liệu điện thơng dụng - Sử dụng vật liệu theo tiêu chuẩn kỹ thuật điều kiện xác định - Rèn luyện tính cẩn thận, an tồn cho người thiết bị Nội dung bài: 1.1 Khái niệm vật liệu điện 1.1.1 Khái niệm Vật liệu điện tất cả chất liệu dùng để sản xuất thiết bị sử dụng lĩnh vực ngành điện Thường người ta phân loại vật liệu điện theo đặc điểm, tính chất cơng dụng 1.1.2 Cấu tạo nguyên tử Mọi vật liệu (vật chất) cấu tạo từ nguyên tử phân tử Nguyên tử phần tử bản vật chất Theo mơ hình nguyên tử Bor, nguyên tử cấu tạo từ hạt nhân mang điện tích dương điện tử (electron e) mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo định Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ hạt proton nơtron Nơtron hạt khơng mang điện tích, cịn proton có điện tích dương với số lượng Z.q Trong đó: Z – số lượng điện tử nguyên tử đồng thời số thứ tự nguyên tố nguyên tử bảng tuần hồn Menđêlêep q – điện tích điện tử e (q = 1,6.10-19 culơng) Proton có khối lượng 1,6.10-27 kg, electron (e) có khối lượng 9,1.10-31 kg Ở trạng thái bình thường nguyên tử trung hoà điện, tức nguyên tử có tổng điện tích dương hạt nhân tổng số điện tích âm điện tử Nếu lý ngun tử hay nhiều điện tích trở thành điện tích dương, ta gọi ion dương Ngược lại nguyên tử trung hồ nhận thêm điện tử trở thành ion âm Để có khái niệm lượng điện tử ta xét nguyên tử Hiđrô, nguyên tử cấu tạo tử proton điện tử Khi điện tử chuyển động quỹ đạo trịn bán kính r xung quanh hạt nhân điện tử chịu lực hút hạt nhân f1 xác định công thức sau: q2 f1 = r ( 1.1 ) Lực hút f1 cân với lực ly tâm chuyển động f2: f2 = mv r ( 1.2 ) Trong đó: m – khối lượng điện tử v – tốc độ chuyển động điện tử Từ (1.1) (1.2) ta có: f1 = f2 hay mv2 = q2 r ( 1.3 ) Trong trình chuyển động điện tử có động T = U = - mv q2 , nên lượng điện tử bằng: r We = T + U mv q2 q2 q2 q2 Thay T = = Vậy We = T + U = =2 2r 2r r 2r ( 1.4 ) Biểu thức (1.4) chứng tỏ điện tử nguyên tử có mức lượng định, lượng tỷ lệ nghịch với bán kính quỹ đạo chuyển động điện tử Để di chuyển điện tử từ quỹ đạo chuyển động bán kính xa vơ cần phải cung cấp cho lượng lớn q2 r2 Năng lượng tối thiểu cung cấp cho điện tử để điện tử tách rời khỏi nguyên tử trở thành điện tử tự người ta gọi lượng ion hoá (Wi) Khi bị ion hoá (bị điện tử), nguyên tử trở thành ion dương Q trình biến ngun tử trung hồ thành ion dương điện tử tự gọi trình ion hoá Trong nguyên tử, lượng bị ion hoá lớp điện tử khác khác nhau, điện tử hố trị ngồi có mức lượng ion hố thấp chúng cách xa hạt nhân Khi điện tử nhận lượng nhỏ lượng ion hố chúng bị kích thích di chuyển từ mức lượng sang mức lượng khác, song chúng ln có xu trở vị trí trạng thái ban đầu Phần lượng cung cấp để kích thích nguyên tử trả lại dạng lượng quang học (quang năng) Trong thực tế, lượng ion hoá lượng kích thích ngun tử nhận từ nhiều nguồn lượng khác nhiệt năng, quang năng, điện năng; lượng tia sóng ngắn tia  ,  ,  hay tia Rơnghen… 1.1.3 Cấu tạo phân tử Liên kết đồng hoá trị Liên kết đồng hoá trị đặc trưng dùng chung điện tử nguyên tử phân tử có mật độ đám mây điện tử hạt nhân trở thành bão hoà, liên kết phân tử bền vững Hình 1.1 Cấu tạo phân tử Clo Lấy cấu trúc phân tử clo làm ví dụ Phân tử clo (Cl 2) gồm nguyên tử clo, nguyên tử clo có 17 điện tử, điện tử lớp hố trị ngồi Hai nguyên tử liên kết bền vững với cách sử dụng chung hai điện tử, lớp vỏ nguyên tử bổ sung thêm điện tử nguyên tử Tùy thuộc vào cấu trúc đối xứng hay không đối xứng mà phân tử liên kết đồng hố trị trung tính hay cực tính (lưỡng cực) Phân tử có trọng tâm điện tích dương điện tích âm trùng gọi phân tử trung tính Các chất tạo nên phân tử trung tính gọi chất trung tính Phân tử có trọng tâm điện tích dương điện tích âm khơng trùng cách khoảng “a” gọi phân tử cực tính phân tử lưỡng cực Phân tử lưỡng cực đặc trưng mômen lưỡng cực m = q.a Dựa vào trị số mômen lưỡng cực phân tử người ta chia thành chất cực tính yếu cực tính mạnh Những chất cấu tạo phân tử cực tính gọi chất cực tính Liên kết ion Liên kết ion xác lập lực hút ion dương ion âm phân tử Liên kết ion liên kết liên kết bền vững Do vậy, vật rắn có cấu tạo ion đặc trưng độ bền học nhiệt độ nóng chảy cao Ví dụ điển hình tinh thể ion muối halogen kim loại kiềm Cấu trúc tinh thể ion clorua natri clorua xeri: chất thứ ion ràng buộc chặt chẽ, chất thứ hai không chặt chẽ Khả tạo nên chắt hợp chất mạng khơng gian phụ thuộc chủ yếu vào kích thước ngun tử hình dạng lớp điện tử hố trị ngồi Liên kết kim loại Dạng liên kết tạo nên tinh thể vật rắn Kim loại xem hệ thống cấu tạo từ ion dương nằm môi trường điện tử tự Lực hút ion dương điện tử tạo nên tính ngun khối kim loại Chính liên kết kim loại loại liên kết bền vững, kim loại có độ bền học nhiệt độ nóng chảy cao Lực hút ion dương điện tử tạo nên tính nguyên khối kim loại Hinh 1.1 Liên kết kim loại Sự tồn điện tử tự làm cho kim loại có tính ánh kim tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao Tính dẻo kim loại giải thích dịch chuyển trượt lên lớp ion, kim loại dễ cán, kéo thành lớp mỏng Liên kết VandecVan Liên kết dạng liên kết yếu, cấu trúc mạng tinh thể phân tử vững Do liên kết phân tử liên kết Vandec – Vanx có nhiệt độ nóng chảy độ bền thấp parafin 1.1.4 Khuyết tật cấu tạo vật rắn Các tinh thể vật rắn có kết cấu đồng Sự phá huỷ kết cấu đồng tạo nên khuyết tật vật rắn thường gặp nhiều thực tế Những khuyết tật tạo nên ngẫu nhiên hay cố ý q trình cơng nghệ chế tạo vật liệu Khuyết tật vật rắn tượng phá vỡ tính chất chu kỳ trường tĩnh điện mạng tinh thể như: phá vỡ thành phần hợp thức; có mặt tạp chất lạ; áp lực học; lượng tử dao động đàn hồi – phônôn; mặt tinh thể phụ – đoạn tầng; khe rãnh, lỗ xốp… Khuyết tật làm thay đổi đặc tính – lý – hố tính chất điện vật liệu Khuyết tật tạo nên tính đặc biệt tốt (ví dụ: vi mạch IC…) làm cho tính chất vật liệu (ví dụ: vật liệu cách điện có lẫn kim loại) 1.1.5 Lý thuyết vùng lượng Có thể sử dụng lý thuyết phân vùng lượng để giải thích, phân loại vật liệu thành nhóm vật liệu dẫn điện, bán dẫn điện môi (cách điện) Việc nghiên cứu quang phổ phát xạ chất khác trạng thái khí nguyên tử cách xa khoảng cách lớn rõ nguyên tử chất đặc trưng vạch quang phổ hồn tồn xác định Điều chứng tỏ nguyên tử khác có trạng thái lượng hay mức lượng khác Khi nguyên tử trạng thái bình thường khơng bị kích thích, số mức lượng bị nguyên tử lấp đầy, mức lượng khác điện tử có mặt nguyên tử nhận lượng từ bên ngồi tác động (trạng thái kích thích) Ngun tử ln có xu hướng quay trạng thái ổn định Khi điện tử chuyển từ mức lượng kích thích sang mức lượng nguyên tử nhỏ nhất, nguyên tử phát phần lượng dư thừa Những điều nói đặc trưng biểu đồ lượng Khi chất khí hố lỏng sau tạo nên mạng tinh thể vật rắn, nguyên tử nằm sát nhau, tất cả mức lượng nguyên tử bị dịch chuyển nhẹ tác động nguyên tử bên cạnh tạo nên dải lượng hay gọi vùng mức lượng Do khơng có lượng chuyển động nhiệt nên vùng lượng bình thường nguyên tử vị trí thấp gọi vùng hố trị hay gọi vùng đầy (ở 00K điện tử hoá trị nguyên tử lấp đầy vùng này) Những điện tử tự có mức lượng hoạt tính cao hơn, dải lượng chúng tập hợp thành vùng tự hay vùng điện dẫn * Rôto dây quấn: gồm lõi thép, dây quấn phần ứng, cổ góp trục máy Hình 3.33: Cấu tạo rơto lồng sóc Hình 3.44 : Cấu tạo Rơto dây quấn a Lá thép rôto; b Phần tử dây quấn; c Bố trí phần tử dây quấn - Lõi thép phần ứng: Hình trụ làm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm, phủ sơn cách điện ghép lại Các lad thép dập lỗ thông gió rãnh để đặt dây quấn phần ứng - Dây quấn phần ứng : Gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp với nhau, đặt rãnh phần ứng tạo thành nhiều vịng kín Phần tử dây quấn bối dây gồm nhiều vịng dây, hai đầu nối với hai phiến góp vành góp, hai cạnh tác dụng phần tử đặt hai rãnh hai cực từ khác tên - Cổ góp: gồm nhiều phiến đồng hình nhạn ghép thành khối hình trụ, cách điện với cách điện với trục máy 86 3.4 Thiết bị điện chiều 3.4.1 Khái niệm chung Dòng điện xoay chiều sử dụng rộng rãi đời sống kỹ thuật Nhưng số trường hợp sử dụng dòng điện xoay chiều mà phải sử dụng dịng điện chiều Ví dụ: mạ điện, đúc điện, nạp ắcquy, sản xuất hóa chất tinh chế kim loại phương pháp điện phân Tuy nhiên, dòng điện chiều từ pin ắc quy không đủ lớn cơng suất hiệu điện thế, chi phí cao Dịng điện chiều cung cấp từ máy phát điện chiều Nhưng so sánh hai cơng suất việc chế tạo máy phát điện chiều có chi phí cao máy phát xoay chiều việc truyền tải điện chiều khó khăn Như vậy, phương pháp kinh tế có dịng điện chiều chỉnh lưu dịng xoay chiều từ lưới điện Hình 3.52 biểu diễn sơ đồ khối nguồn hoàn chỉnh với chức khối sau: - Biến áp: để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với yêu cầu Trong số trường hợp biến đổi trực tiếp từ U1 - Mạch chỉnh lưu: có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp chiều khơng băng phẳng Ut (có giá trị nhấp nhô thay đổi) Sự thay đổi phụ thuộc cụ thể vào dạng mạch chỉnh lưu - Bộ lọc: có nhiệm vụ san điện áp chiều đập mạch U t thành điện áp chiều U01 nhấp nhô - Bộ ổn áp chiều (ổn dịng): có nhiệm vụ ổn định điện áp (dịng điện) đầu U02 (It) U10 thay đổi theo ổn định U01 hay It Trong nhiều trường hợp có ổn áp mà khơng dùng ổn dịng B U iến U h lưu Mạc chỉnh B Uộ lọc Ổn áp U Hình 3.52 Sơ đồ khối nguồn chiều 3.4.2 Các phương pháp tạo điện chiều - Chỉnh lưu nửa chu kỳ 87 chiều (ổn U Hình 3.53 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ dùng để nạp ắc quy Ở nửa chu kỳ dương cuộn dây W2 đầu dương đầu 2: điơt D dẫn, Rt có dòng điện từ  D  Rt 2 Ở nửa chu kỳ sau, đầu dương đầu 1, D bị khóa Mạch chỉnh lưu dùng cấp nguồn cho mạch đơn giản dùng - Chỉnh lưu hình tia (chỉnh lưu hai nửa chu kỳ) Hình 3.30 Mạch chỉnh lưu hình tia (hai nửa chu kỳ) Ở chu kỳ dương: D1 dẫn điện phân cực thuận, D2 khơng dẫn bị phân cực ngược sang nửa chu kỳ âm: D2 dẫn, D1 khóa Như cả hai nửa chu kỳ có dịng điện qua tải Rt Điện áp chiều sau điôt phẳng hơn, lắp thêm tụ C để lọc điện điện áp chiều phẳng - Chỉnh lưu cầu pha 88 Hình 3.31 Mạch chỉnh lưu cầu pha Ở nửa chu kỳ dương điơt D1, D2 dẫn cịn D3, D4 khóa; sang nửa chu kỳ âm D3, D4 dẫn cịn D1, D2 khóa 3.4.3 Kiểm tra, sửa chữa thiết bị điện chiều Mạch chỉnh lưu mạch động lực gồm có phần bản: Biến áp Các điôt chỉnh lưu Mạch lọc Mạch tạo xung điều khiển (nếu có) Khi mạch chỉnh lưu bị hỏng dẫn đến tượng: + Giảm chất lượng dòng chiều (dịng chiều nhấp nhơ) ngun nhân: tụ lọc bị hỏng  dùng đồng hồ V.O.M kiểm tra tụ + Mất nguồn chiều cấp cho tải  nguyên nhân: tụ Tụ lọc bị đánh thủng dẫn đến ngắn mạch nổ cầu chì bảo vệ, phải kiểm tra Mất điều khiển  kiểm tra mạch điều khiển Kiểm tra biến áp: kiểm tra điện áp sơ cấp thứ cấp máy biến áp Kiểm tra điôt 89 Chương Rơ le điện tử Mục tiêu: - Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc rơ le điện tử - Lắp đặt mạng điện bản dùng rơ le điện tử - Rèn luyện tính cẩn thận, an toàn cho người thiết bị 4.1 Cấu tạo Trong thời gian gần đây, người ta xử lý khối lượng lớn thông tin thời gian ngắn chế độ làm việc trang thiết bị điện bảo vệ Hiện nay, hệ thống điện thông tin xử lý máy vi tính Cũng tương tự bảo vệ thực điện cơ, điện tử, bảo vệ kỹ thuật số có phần chức năng: đo lường, tạo thời gian, phần logic hoạt động theo chương trình định trước để điều khiển máy cắt Với khả linh động rơle dùng kỹ thuật số, chức phát ngắn mạch, làm nhiệm vụ đo lường, định vị trí cố, lưu trữ tượng trước sau thời điểm ngắn mạch, phân tích liệu hệ thống, dễ dàng giao tiếp với bảo vệ khác, hiển thị thông tin dễ dàng cho người sử dụng Một rơle kỹ thuật số bao gồm phận: biến đổi I sang V, lọc, chỉnh lưu xác, dịch pha, phát qua điểm zero, chọn kênh, mạch lấy mẫu giữ, biến đổi ADC, vi xử lý, xuất nhập, tiếp điểm rơle điều khiển… Hình 4.1 Sơ đồ khối Rơle số 90 Hình 5.1 minh họa cấu trúc điển hình phần cứng rơle Điện áp đầu vào dòng điện đầu vào rơle lấy qua BU BI từ đối tượng bảo vệ Các tín hiệu tương tự chuyển sang tín hiệu số điện áp nên tín hiệu dịng điện trước tiên phải biến đổi sang điện áp theo nhiều cách Ví dụ: cho dịng điện chạy qua điện trở có giá trị xác định lấy điện áp hai đầu điện trở để biểu diễn dịng điện Tín hiệu từ máy biến điện áp máy biến dòng sau biến đổi thành tín hiệu áp tương ứng cho qua lọc để tránh lỗi giả Sau qua lọc, tín hiệu cho qua hay khơng cho qua chỉnh lưu xác đầu đưa vào chọn kênh Bộ vi xử lý trung tâm gửi lệnh đến chọn kênh để mở kênh mong muốn Đầu chọn kênh đưa vào biến đổi A/D, để biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số đưa vào vi xử lý Nguyên lý biến đổi tín hiệu phải qua mạng lấy mẫu giữ cho tín hiệu điện áp tức thời không thay đổi chu kỳ biến đổi Đầu biến đổi AD tín hiệu số tương ứng với tín hiệu tương tự đầu vào đưa vào vi xử lý Tác động liên thông vi xử lý trung tâm với nhớ (chương trình phần mềm) cho phép đo trị số đặt, xác định đặc tuyến khởi động bảo vệ theo chương trình định trước, xác định thời gian làm việc, logic tác động, tự động thay đổi quan hệ phần logic phụ thuộc vào tín hiệu từ đối tượng bảo vệ, sau cho định điều khiển máy cắt, thông qua xuất nhập, DAC, tiếp điểm rơle… 4.2 Phân loại Truyền liệu (communication) điều cần thiết ba lý sau đây: - Để dễ dàng cho việc cài đặt chương trình vào bên rơle - Rơle phải trao đổi liệu với phận đo lường xa - Rơle phải phát tín hiệu cắt (Trip) tín hiệu báo động (Alarm) có cố Khơng giống rơle điện loại rơle tĩnh khác, rơle số không cần phải hiệu chỉnh Việc cài đặt thường thực chương trình phần mềm từ máy tính cá nhân hay tích hợp rơle Vì lý mà số loại giao diện sử dụng để người dùng trao đổi liệu với rơle Loại 1: Loại phổ biến loại rơle số đại có hình tinh thể lỏng (LCD) bàn phím lắp mặt trước rơle Để nhập giá trị cài đặt, người sử dụng phải ấn phím để hiển thị thay đổi giá trị số xuất hình 91 Loại 2: Sử dụng hình hiển thị thơng thường (VDU) nối đến rơle số thông qua cổng nối tiếp Loại giao diện thường thấy trạm biến áp (để hiển thị sơ đồ vận hành) sử dụng sơ đồ kết nối với rơle trạm qua modem từ trung tâm điều khiển xa để lấy liệu hay cài đặt lại thông số Yêu cầu rơle số phải có phương pháp phát tín hiệu cắt tín hiệu báo động thích hợp Vì tín hiệu có dạng mã nhị phân (Binary) vi xử lý dễ dàng giải mã địa Mặc dù công nghệ số áp dụng bảo vệ rơle tín hiệu cắt báo động phải tín hiệu tương tự để đưa đến rơle điện thực mệnh lệnh Phân loại - Theo chức sử dụng: Rơle bảo vệ Rơle điều khiển điểm - Theo khả xử lý thơng tin: Rơle có tiếp điểm Rơle khơng có tiếp - Theo số lượng đại lượng đầu vào: Rơ le đại lượng (Rơle dòng điện, Rơle điện áp…), Rơle nhiều đại lượng vào (Rơle công suất…) Các mạch điện ứng dụng Mục tiêu: - Trình bày chức Rơ le số - Cài đặt Rơ le số SEL311L - Đấu nối cài đặt Rơ le số kiểu SEL311L Bảo vệ dòng điện Bảo vệ dòng điện cực đại loại bảo vệ phản ứng với dòng phần tử bảo vệ Bảo vệ tác động dòng điện qua chỗ đặt thiết bị bảo vệ tăng giá trị định trước Có thể đảm bảo khả tác động chọn lọc bảo vệ phương pháp khác nguyên tắc: - Phương pháp thứ nhất: bảo vệ thực có thời gian làm việc lớn bảo vệ đặt gần phía nguồn cung cấp Bảo vệ gọi BV dịng điện cực đại làm việc có thời gian - Phương pháp thứ hai: dựa vào tính chất dòng ngắn mạch qua chỗ nối bảo vệ giảm xuống hư hỏng cách xa nguồn cung cấp Dòng khởi động bảo vệ IKĐ chọn lớn trị số lớn dòng đoạn bảo vệ xảy ngắn mạch đoạn kề (cách xa nguồn hơn) Nhờ bảo vệ có 92 thể tác động chọn lọc không thời gian Chúng gọi bảo vệ dòng điện cắt nhanh Như vậy: Bảo vệ dòng điện cực đại bảo vệ cắt nhanh khác cách bảo đảm yêu cầu tác động chọn lọc vùng bảo vệ Bảo vệ dòng cực đại tác động chọn lọc, người ta tạo cho thời gian trì hỗn thích hợp Vùng bảo vệ bảo vệ dòng điện cực đại gồm cả phần tử bảo vệ phần tử lân cận Vùng bảo vệ cắt nhanh phần phần tử bảo vệ Bảo vệ dòng điện cực đại Ví dụ khảo sát tác động bảo vệ dịng điện cực đại đặt mạng hình tia có nguồn cung cấp (hình 5.4), thiết bị bảo vệ bố trí phía nguồn cung cấp tất cả đường dây Mỗi đường dây có bảo vệ riêng để cắt hư hỏng góp trạm cuối đường dây Hình 4.2:Bố trí bảo vệ dịng cực đại mạng hình tia có nguồn cung cấp Dịng khởi động bảo vệ IKĐ, tức dòng nhỏ qua phần tử bảo vệ mà làm cho bảo vệ khởi động, cần phải lớn dòng phụ tải cực đại phần tử bảo vệ để ngăn ngừa việc cắt phần tử khơng có hư hỏng Các bảo vệ dịng điện cực đại làm việc có thời gian chia làm hai loại tương ứng với đặc tính thời gian độc lập đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập loại bảo vệ có thời gian tác động khơng đổi, khơng phụ thuộc vào trị số dòng điện qua bảo vệ Thời gian tác động bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn, phụ thuộc vào dòng điện qua bảo vệ bội số dòng so với dịng IKĐ tương đối nhỏ phụ thuộc không phụ thuộc bội số lớn 93 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dịng cực đại Các phận BV dịng cực đại: Bảo vệ dịng cực đại có hai phận chính: Bộ phận khởi động (ví dụ, sơ đồ bảo vệ hình 5.5, phận khởi động rơle dòng 3RI 4RI) phận tạo thời gian làm việc (rơle thời gian 5RT) Bộ phận khởi động phản ứng với hư hỏng tác động đến phận tạo thời gian Bộ phận tạo thời gian làm nhiệm vụ tạo thời gian làm việc đảm bảo cho bảo vệ tác động cách có chọn lọc Các rơle dịng điện nối vào phía thứ cấp BI theo sơ đồ thích hợp - Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập Hình 4.4: Các dạng đặc tính thời gian bảo vệ dòng cực đạiđộc lập; 2- phụ thuộc Thời gian làm việc bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập (hình 5.6) chọn theo nguyên tắc bậc thang (từng cấp), làm bảo vệ đoạn sau gần nguồn có thời gian làm việc lớn thời gian làm việc lớn bảo vệ đoạn trước bậc chọn lọc thời gian Δt 94 Hình 4.5: Phối hợp đặc tính thời gian độc lập bảo vệ dòng cực đại Xét sơ đồ mạng hình 5.7, việc chọn thời gian làm việc bảo vệ bảo vệ đoạn đường dây xa nguồn cung cấp nhất, tức từ bảo vệ 1’ 1” trạm C Giả thiết thời gian làm việc bảo vệ biết, tương ứng t1’ t1” Thời gian làm việc t2’ bảo vệ 2’ trạm B chọn lớn thời gian làm việc lớn bảo vệ trạm C bậc Δt Nếu t1’ > t1” t2’ = t1’+ Δt Thời gian làm việc t3 bảo vệ trạm A tính tốn tương tự, ví dụ có t2” > t2’ t3 = t2” + Δt Trường hợp tổng quát, bảo vệ đoạn thứ n thì: tn = t(n-1)max + Δt đó: t(n-1)max - thời gian làm việc lớn bảo vệ đoạn thứ n1 (xa nguồn đoạn thứ n) - Bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn Khi chọn thời gian làm việc bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn (hình 5.6) có yêu cầu khác giá trị bội số dòng ngắn mạch cuối đoạn bảo vệ so với dòng khởi động: Khi bội số dòng lớn, bảo vệ làm việc phần độc lập đặc tính thời gian: lúc thời gian làm việc bảo vệ chọn giống bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập Khi bội số dòng nhỏ, bảo vệ làm việc phần phụ thuộc đặc tính thời gian: trường hợp này, sau phối hợp thời gian làm việc bảo vệ kề giảm thời gian cắt ngắn mạch 95 Hình 4.6: Phối hợp đặc tính bảo vệ dịng cực đại có đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn N: Điểm ngắn mạch tính tốn Xét sơ đồ mạng hình 5.7, đặc tính thời gian bảo vệ thứ n đoạn AB lựa chọn để có thời gian làm việc tn lớn thời gian t(n1)max bảo vệ thứ (n- 1) đoạn BC bậc Δt ngắn mạch điểm tính tốn - đầu đoạn kề BC - gây nên dịng ngắn mạch ngồi lớn có I’N max Từ thời gian làm việc tìm ngắn mạch điểm tính tốn tiến hành chỉnh định bảo vệ tính thời gian làm việc vị trí dịng ngắn mạch khác Ngắn mạch gần nguồn dòng ngắn mạch tăng, ngắn mạch gần góp trạm A thời gian làm việc bảo vệ đường dây AB giảm số trường hợp nhỏ so với thời gian làm việc bảo vệ đường dây BC 96 4.3 Các mạch điện ứng dụng 4.3.1 Mạch hẹn cho quạt bàn + D V T + 22 00µF T Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý cho mạch hẹn quạt bàn Nguyên lý hoạt động Nhấn nút nhấn PB nguồn 12V chiều nạp cho tụ điện 2200µF, phần dịng điện đưa qua R Vr đến bazơ hai Transitor mắc darlington T1, T2 làm hai Transitor dẫn cấp dòng cho rơ le Khi bng tay ra, dịng điện tụ C tiếp tục phóng qua điện trở R Vr trì phân cực thuận cho hai Transitor => rơ le tiếp tục hút đóng cơng tắc cho quạt Sau thời gian tụ điện phóng hết điện trì phân cực thuận cho Transitor khơng cịn => T1, T2 ngắt, cắt dòng điện qua rơ le Điều chỉnh Vr thời gian giữ rơ le mong muốn, điốt D mắc ngược để chắn dòng điện cảm ứng cuộn dây sinh làm hỏng Transitor Muốn có thời gian lâu thay tụ C 2200 µF tụ có điện dung 4700 µF Phần thực hành - Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý - Kiểm tra linh kiện sơ đồ nguyên lý - Tìm chân rơ le điện tử - Lắp mạch điện theo sơ đồ nguyên lý 97 4.3.2 Mạch đảo chiều quay động chiều Về lý thuyết, đảo chiều dòng điện cấp cho motor đảo chiều quay motor: D C Hình 4.8: Nguyên lý mạch đảo chiều quay động chiều Về mạch thực tế dùng rơ le tiếp điểm, ON OFF rơ le cách đóng chân Dir Control xuống cực âm, ta điều khiển chiều động Rơ DIR control Hình 4.9: Sơ đồ nguyên lý mạch đảo chiều quay động chiều Tụ điện C dùng dập xung nhiễu phát từ motor Các điốt D1, D2 dập xung điện áp ngược phát từ cuộn dây rơ le motor * Thực hành - Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý 98 - Tìm chân rơ le điện tử - Lắp mạch điện theo sơ đồ nguyên lý 4.3.3 Mạch điều khiển đèn cách sờ tay Trong đêm tối có phải mị mẫm để tìm cơng tắc treo tường, không may sờ nhầm vào ổ cắm bị điện giật Mạch điều khiển đèn cách sờ tay khắc phục nhược điểm Sơ đồ nguyên lý R 0, 0, Z 4, 220 V AC M 4, Hình 4.10: Mạch điện tự động điều khiển đèn cách sờ tay Nguyên lý hoạt động mạch Trong mạch điện có hai điện cực M1, M2 cho ta sờ thoải mái Nếu sờ vào M1 đèn sáng lên Nếu sờ vào M2 đèn tắt Khi sờ vào M1 ảnh hưởng nhiễu điện trường công nghiệp người làm phân cực thuận cho hai transitor T1, T2 mắc Darlington dẫn thơng cấp dịng cho rơ le, rơ le hút đóng khóa K làm cho R nối xuống bazơ hai Transitor này, mục đích trì phân cực thuận cho mạch để giữ rơ le Khi sờ tay vào M2 làm cho T3 tương ứng dẫn thông làm phân cực bazơ hai hai transitor T1, T2 mắc darlington => rơ le nhả => ngắt tiếp điểm K làm mạch trở trạng thái ban đầu - Tận dụng tiếp điểm thứ hai rơ le để đóng cơng tắc cho đèn, quạt hay thiết bị cần điều khiển 99 Tài liệu tham khảo [1] Đề cương môđun/môn học nghề Sửa chữa thiết bị điện tử công nghiệp”, Dự án Giáo dục kỹ thuật Dạy nghề (VTEP), Tổng cục Dạy Nghề, Hà Nội, 2003 [2] Automatisieren mit sps - Guenter, Wellenreuther, Dieter Zastrow nxb Viweg [3] Stuerung von – ELWE [4].Tự động hóa với simatic s7-200 Nguyễn Dỗn Phước nxb nơng nghiệp 100 ... cấp cho điện tử để điện tử tách rời khỏi nguyên tử trở thành điện tử tự người ta gọi lượng ion hoá (Wi) Khi bị ion hoá (bị điện tử) , nguyên tử trở thành ion dương Quá trình biến nguyên tử trung... nguyên tử Mọi vật liệu (vật chất) cấu tạo từ nguyên tử phân tử Nguyên tử phần tử bản vật chất Theo mơ hình ngun tử Bor, ngun tử cấu tạo từ hạt nhân mang điện tích dương điện tử (electron e) mang điện. .. tử Clo Lấy cấu trúc phân tử clo làm ví dụ Phân tử clo (Cl 2) gồm nguyên tử clo, nguyên tử clo có 17 điện tử, điện tử lớp hố trị ngồi Hai ngun tử liên kết bền vững với cách sử dụng chung hai điện