ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 1 | P a g e TRƯỜNG CAO KINH TẾ KỸ THUẬT VINATEX TP HCM ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Thành Phố Hồ Chí Minh – 2017 ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 2 | P a g e[.]
ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG CAO KINH TẾ - KỸ THUẬT VINATEX TP.HCM ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Thành Phố Hồ Chí Minh – 2017 1|Page ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 2|Page ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 3|Page ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PHẦN A: LÝ THUYẾT Chương I: KỸ THUẬT ĐIỆN I MẠCH ĐIỆN: Khái niệm chung: Mạch điện: hệ gồm thiết bị điện, điện tử ghép lại xảy q trình truyền đạt, biến đổi lượng hay tín hiệu điện từ đo đại lượng dịng điện, điện áp Mạch điện có loại phần tử nguồn phụ tải nối với dây dẫn theo cách thức định thơng qua Hình 1.1 thiết bị phụ trợ (hình 1-1) Nguồn điện: phần tử dùng để cung cấp lượng điện tín hiệu điện cho mạch, ví dụ máy phát điện, ắc quy, cảm biến nhiệt … Nguồn điện nguồn chiều xoay chiều - Nguồn chiều: Pin, acquy, máy phát điện chiều - Nguồn xoay chiều: Lấy từ lưới điện, máy phát điện xoay chiều Phụ tải: thiết bị nhận lượng điện hay tín hiệu điện để chuyển hóa thành dạng lượng khác, dùng để thắp sáng (quang năng), chạy động điện (cơ năng), dùng để chạy lò điện (nhiệt năng) , ký hiệu điện trở R trở kháng Z Các thiết bị phụ trợ: thiết bị đóng cắt (cầu dao, cơng tắc ), máy đo (ampemet, vônmet, wattmet …), thiết bị bảo vệ (cầu chì, aptơmát ) Một mạch điện phức tạp bao gồm nhiều nhánh kết nối với tạo thành mạch vịng khép kín (mắt) giao kết nút: - Nhánh: phần mạch điện, phần tử mạch mắc nối tiếp với cho có dịng điện chạy qua - Nút: chỗ giao nhánh - Mắt: mạch vịng khép kín liên kết nhờ nhánh Ví dụ: Mạch điện (hình 1-2) gồm nhánh AB, AC, CB, CD BD kết nối với tạo thành nút A, B, C D Các mạch vịng Hình 1.2 khép kín tạo thành mắt (ACBA), (BCDB) (ACDBA) 4|Page ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Các định luật bản: 2.1 Định luật Ohm: - Mạch điện chiều: I U R - Mạch điện xoay chiều: I U Z 2.2 Định luật Kirchhoff 1: Định luật Kirchhoff gọi định luật Kirchhoff dòng điện, phát biểu sau : Tổng đại số dòng điện nút không: k nút đó, qui ước dịng điện đến nút mang dấu dương (+) dịng điện rời khỏi nút phải mang dấu âm (-) ngược lại Ví dụ : Áp dụng định luật Kirchhoff 1, viết nút K hình 1.3 Ta có: 2.3 Định luật Kirchhoff 2: Định luật gọi định luật Kirchhoff điện áp, phát biểu sau: Tổng đại số điện áp phần tử dọc theo tất nhánh vòng kín với chiều tùy ý khơng: uk vòng Nếu chiều mạch vòng từ cực + sang - điện áp điện áp mang dấu +, cịn ngược lại mang dấu - Ví dụ: Như hình 1.4, áp dụng định luật Kirchhoff điện áp viết phương trình điện áp cho hai mạch vòng I II, sau : u1 - u2 + e2 - e1 = u1 - u3 + e3 - e1 = Các biến đổi tương đương: Hai phần mạch gọi tương đương quan hệ dòng điện điện áp cực hai phần mạch 3.1 Các nguồn sức điện động mắc nối tiếp: tương đương với nguồn sức điện động có trị số tổng đại số sức điện động đó: etđ = ek ( hình 1.5a) 5|Page ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Hình 1.5a: Các nguồn áp nối tiếp Hình 1.5b: Các nguồn dịng song song 3.2 Các nguồn dòng điện mắc song song: tương đương với nguồn dịng có trị số tổng đại số nguồn dịng đó: jtđ = jk ( hình 1.5b) 3.3 Các phần tử điện trở mắc nối tiếp: tương đương với phần tử điện trở có điện trở tổng điện trở phần tử đó: Rtđ = Rk ( hình 1.6a) Hình 1.6a: Điện trở ghép nối tiếp Hình 1.6b: Điện trở ghép song 3.4 Các phần tử điện trở mắc song song: tương đương với phần tử điện trở có điện dẫn tổng điện dẫn phần tử đó: Gtđ = Gk ( hình 1.6b) 3.5 Nguồn sức điện động mắc nối tiếp với điện trở: tương đương với nguồn dòng mắc song song với điện trở ngược lại ( hình 1.7) Hình 1-7 3.6 Phép biến đổi – tam giác ( Y ): ( hình 1.8) Hình 1-8 6|Page ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Các phương pháp phân tích mạch điện chiều: 4.1 Phương pháp dòng điện nhánh: Các bước thực hiện: Phương pháp có ẩn số trực tiếp dịng điện nhánh: - Bước 1: Xác định số nhánh n số nút d mạch Chọn chiều tùy ý dòng điện nhánh chiều mắt lưới độc lập (nếu toán chưa cho) - Bước 2: Lập hệ phương trình mạch điện: o Lập (d-1) phương trình nút theo định luật Kirhhoff (K1) o Lập (n-d+1) phương trình vịng mắt lưới (nếu mạch phẳng) theo định luật Kirhhoff (K2) - Bước 3: Giải hệ phương trình mạch điện để tìm trị số dòng điện nhánh (Chú ý: dòng điện tìm có giá trị âm kết luận chiều dịng điện mạch chiều ngược lại) Ví dụ : Tìm dịng điện nhánh mạch điện sau đây: Giải: B1: Mạch điện có nhánh, nút Chiều dòng điện nhánh cho sẵn Chọn chiều mắt lưới hình 1.9 B2: Lập hệ phương trình mạch điện: - Tại nút A: I4 = I1 + I5 (1) (2) - Tại nút B: I3 + I5 = I2 - Vòng ACA: 2I4 + 2I1 = 16 (3) - Vòng ACBA: 4I3 – 2I4 – I5 = (4) - Vòng BCB: 12I2 + 4I3 = 12 (5) B3: Giải hệ phương trình trên, ta được: I1 = 4,5 (A); I2 = 0,5 (A); I3 = 1,5 (A); I4 = 3,5 (A); I5 = -1 (A) Vậy dịng I5 có chiều ngược lại so với hình 1.9 4.2 Phương pháp nút: Các bước thực hiện: - Bước 1: Xác định số nút d mạch Chọn chiều tùy ý dịng điện nhánh (nếu tốn chưa cho) Nếu mạch có chứa nguồn áp mắc nối tiếp với trở kháng cần thay chúng nguồn dòng tương đương 7|Page ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - Bước 2: Chọn tùy ý nút (nút gốc) có điện Viết phương trình nút cịn lại (mạch có n nút viết n-1 phương trình) - Bước 3: Giải hệ phương trình nút để tìm nút - Bước 4: Suy dòng nhánh theo định luật Ohm đoạn mạch Chú ý: - Nút gốc chọn tuỳ ý, thường ta chọn nút có nhiều nhánh nối tới làm nút gốc - Điện (gọi tắt thế) nút định nghĩa điện áp nút so với nút gốc - Trở kháng nguồn áp 0, trở kháng nguồn dòng Trong trường hợp tổng quát mạch có d nút, người ta chứng minh hệ phương trình (d-1) nút có dạng sau: (Phương trình viết cho nút 1) Y111 Y12 Y1 d 1 d 1 J đ Y211 Y22 Y2 d 1 d 1 J đ (Phương trình viết cho nút 2) …………………………………… Y d 111 Y d 1 Y d 1 d 1 d 1 J đ d 1 (Phương trình viết cho nút d-1) đó: o Yii (i = ÷ d-1) = tổng dẫn nạp nhánh nối tới nút i o Yij = Yji (i = ÷ d-1, j = ÷ d-1, i j ) = - (tổng dẫn nạp nhánh nối nút i j) o J = tổng đại số nguồn dòng chảy vào nút i, mang dấu “+” nguồn dòng chảy vào nút I, ngược lại mang dấu “-” 4.3 Phương pháp dòng mắt lưới: Các bước thực hiện: - Bước 1: Xác định số nhánh n, số nút d mạch số mắt lưới (n-d+1) Chọn chiều tùy ý dòng điện nhánh, dịng điện mắt lưới (nếu tốn chưa cho) Nếu mạch có nguồn dịng mắc song song với trở kháng cần thay chúng nguồn áp tương đương - Bước 2: Viết hệ phương trình (n-d+1) dòng mắt lưới định luật Kirchhoff - Bước 3: Giải hệ phương trình trên, ta tìm giá trị dịng mắt lưới - Bước 4: Tìm dòng nhánh theo nguyên tắc: o Nếu dịng mắt lưới chạy qua nhánh dịng mắt lưới dịng nhánh o Nếu có nhiều dịng mắt lưới chạy qua nhánh xếp chồng tất dịng mắt lưới lại, ta có dịng nhánh Trong trường hợp tổng quát mạch có d nút, n nhánh, số mắt lưới L = n – d + 1, người ta chứng minh hệ phương trình L dịng mắt lưới có dạng sau: (Phương trình viết cho mắt lưới 1) Z11 I m1 Z12 I m Z L I mL E m1 8|Page ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Z 21 I m1 Z 22 I m Z L I mL E m (Phương trình viết cho mắt lưới 2) …………………………………… Z L1 I m1 Z L I m Z LL I mL E mL (Phương trình viết cho mắt lưới L) đó: o Zii (i = ÷ L) = tổng trở kháng nhánh thuộc mắt lưới i o Zij = Zji (i = ÷ L, j = ÷ L, i j ) = (tổng trở kháng nhánh chung mắt lưới i j), lấy dấu “+” nhánh chung hai dòng mắt lưới chảy chiều nhau, lấy dấu “-” trường hợp ngược lại Nếu ta chọn tất dịng mắt lưới có chiều với nhánh chung hai mắt lưới hai dịng điện mắt lưới ln chảy ngược chiều nhau, ln lấy dấu “-” o Emi = tổng đại số sức điện động thuộc mắt lưới i, chiều dòng mắt lưới i từ cực – đến cực + nguồn sức điện động nguồn sức điện động mang dấu “+”, ngược lại lấy dấu “-” 4.4 Phương pháp xếp chồng: Nguyên lý xếp chồng sau: Đáp ứng tạo nhiều nguồn kích thích tác động đồng thời tổng đáp ứng tạo nguồn kích thích tác động riêng rẽ Mạch có nguồn kích thích nguồn dòng độc lập J1 nguồn áp độc lập E2 Nếu cho E2 tác động, triệt tiêu J1 ta có mạch hình 1.10b với đáp ứng I1' , I 2' , I 3' Nếu cho J1 tác động cịn E2 triệt tiêu ta có mạch hình 1.10c với đáp ứng I1'' , I 2'' , I3'' Hình 1.10 Theo nguyên lý xếp chồng: I1 I1' I1'' ; I I 2' I 2'' ; I I 3' I 3'' II TỪ TRƯỜNG: Khái niệm chung: - Từ trường dạng vật chất bao xung quanh hạt mang điện chuyển động tác dụng lực từ lên hạt mang điện khác chuyển động 9|Page ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - Đường sức từ trường: đường cong mà tiếp tuyến điểm trùng với trục kim nam châm đặt điểm Chiều đường sức từ trường chiều từ cực nam sang cực bắc kim nam châm Các đại lượng từ từ trường: 2.1 Cường độ từ cảm (cảm ứng từ): B - Cường độ từ cảm đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực từ trường - ur B điểm vectơ có phương trùng tiếp tuyến đường sức qua điểm F đó, có chiều chiều đường sức từ có độ lớn: B Il sin đó: F : Lực từ tác dụng lên dây dẫn [N] I : Cường độ dòng điện qua dây [A] l : Chiều dài dây dẫn [m] B : Cảm ứng từ điểm xét [T]: 1T = 104Gs 2.2 Từ thông: Từ thông qua mặt S tổng đường sức từ xun vng góc qua mặt S (cịn ur gọi thơng lượng B qua mặt S): = BS đó: B : Cảm ứng từ [T] S : Diện tích mặt giới hạn [m2] : Từ thông [Wb] 2.3 Hệ số từ thẩm tương đối: Là tỉ số cảm ứng từ môi trường chân không cảm ứng từ môi trường dịng điện kích từ gây ra: B B B0 B0 2.4 Cường độ từ trường: H Là đại lượng đặc trưng cho khả gây từ dịng điện Nó phụ thuộc vào dịng điện luyện từ mà không phụ thuộc vào môi trường 2.5 Hệ số từ thẩm tuyệt đối (a): a a B H (0 = 4.10-7 H/m) Định luật cảm ứng điện từ: 3.1 Trường hợp từ thơng xun qua vịng dây biến thiên: Khi từ thơng = (t) xun qua vịng dây biến thiên, vòng dây cảm ứng suất điện động e(t) Suất điện động có chiều cho dịng điện sinh tạo từ thơng chống lại biến thiên từ thông sinh Hình 2.1 Chiều dương sđđ cảm ứng phù hợp với từ thông theo qui tắc văn nút chai 10 | P a g e ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ình 1.11 Hình 1.11 - Suất điện động cảm ứng vịng dây tính theo cơng thức Maxwell: e - d [V] dt (3-1) Nếu cuộn dây có N vịng, suất điện động cảm ứng là: e N d d dt dt (3-2) đó: = N [Wb] gọi từ thơng móc vòng cuộn dây 3.2 Trường hợp dẫn chuyển động từ trường: Khi dẫn chuyển động thẳng góc với đường sức từ trường (là trường hợp thường gặp máy điện), dẫn cảm ứng suất điện động có trị số: e = Blv (3-3) đó: B : Cường độ từ cảm [T] Hình 2.2 Xác định sđđ cảm ứng theo qui tắc bàn tay phải l : chiều dài tác dụng dẫn [m] v : tốc độ dài dẫn [m/s] Chiều suất điện động cảm ứng xác định theo qui tắc bàn tay phải (hình 2.2) Định luật lực điện từ: Khi dẫn mang dòng điện đặt thẳng góc với đường sức từ trường, dẫn chịu lực điện từ tác dụng có trị số là: F = IBl (3-4) đó: I : dịng điện chạy dẫn [A] B : cường độ từ cảm [T] 1.13 định sđđ cảm Hình Hình 2.3 Xác l : chiều dài dẫn [m] ứng theo qui tắc bàn tay trái F : lực điện từ [N] Chiều lực điện từ xác định theo qui tắc bàn tay trái (hình 2.3) Dịng điện xốy: - Khi từ thơng qua khối vật dẫn kim loại biến thiên xuất suất điện động cảm ứng Suất điện động tạo dịng điện cảm ứng chạy quanh vật dẫn: dịng điện xốy hay dịng điện Phu-cơ - Tác hại: dịng điện xốy làm nóng máy làm giảm hiệu suất máy - Để giảm nhỏ dòng điện xốy, máy điện có mạch từ ghép thép kỹ thuật điện ghép cách điện với Dịng điện xốy sinh chạy thép mỏng (thường làm tôn silic) cường độ dịng điện xốy bị giảm nhỏ - Lợi ích: dịng điện xốy dùng để nấu chảy kim loại (trong lị điện cảm ứng), tơi kim loại (trong lị điện cao tần) dùng cơng-tơ điện 11 | P a g e ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ III KHÍ CỤ ĐIỆN: Khái niệm chung: Khí cụ điện thiết bị dùng để đóng cắt, bảo vệ, điều khiển, điều chỉnh lưới điện, mạch điện, loại máy điện máy trình sản xuất 1.1 Phân loại: để thuận tiện cho việc nghiên cứu sử dụng sửa chữa khí cụ điện, người ta phân loại sau: Theo công dụng: - Khí cụ điện dùng để đóng cắt lưới điện, mạch điện: Cầu dao, máy cắt, aptomat … - Khí cụ điện dùng để mở máy: Contactor, khởi động từ, khống chế, biến trở … - Khí cụ điện dùng để trì tham số điện giá trị không đổi: thiết bị tự động điều chỉnh điện áp, dòng điện, tần số, tốc độ, nhiệt độ … - Khí cụ điện dùng để bảo vệ lưới điện, máy điện: Rơle, aptomat, cầu chì … - Khí cụ điện đo lường: Máy biến dòng, máy biến điện áp - Theo điện áp: có khí cụ điện cao (U 1000 V), khí cụ điện hạ ( U < 1000 V) Theo loại dịng điện: Khí cụ điện mạch điện chiều xoay chiều Theo ngun lý làm việc: có khí cụ điện loại điện từ, cảm ứng, nhiệt, có tiếp điểm, khơng tiếp điểm … Theo điều kiện làm việc bảo vệ: Khí cụ điện làm việc vùng nhiệt đới, vùng rung động, vùng mỏ có khí nổ, mơi trường có chất ăn mịn kim loại … 1.2 Các yêu cầu khí cụ điện: - Phải đảm bảo sử dụng lâu dài với thông số kỹ thuật định mức, dòng điện qua vật dẫn khơng vượt q trị số cho phép khơng làm nóng khí cụ điện chóng hỏng - Phải ổn định nhiệt điện động, vật liệu phải chịu nóng tốt có cường độ khí cao q tải hay ngắn mạch, dịng điện lớn làm khí cụ điện bị hư hỏng hay biến dạng - Vật liệu cách điện phải tốt để xảy điện áp phạm vi cho phép, khí cụ điện khơng bị chọc thủng - Khí cụ điện phải đảm bảo làm việc xác, an tồn song phải gọn nhẹ, rẻ tiền dễ gia công, dễ lắp ráp, dễ kiểm tra sửa chữa - Phải làm việc ổn định điều kiện khí hậu mơi trường u cầu Cầu chì: 2.1 Định nghĩa – Đặc điểm: - Cầu chì loại khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị lưới điện tránh cố ngắn mạch, thường dùng để bảo vệ cho đường dây dẫn, máy biến áp, động điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng 12 | P a g e ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - Cầu chì có đặc điểm đơn giản, kích thước bé, khả cắt lớn giá thành hạ nên ứng dụng rộng rãi 2.2 Các tính chất yêu cầu cầu chì: - Cầu chì có đặc tính làm việc ổn định, khơng tác động có dịng điện mở máy dịng điện định mức lâu dài qua - Đặc tính A-s cầu chì phải thấp đặc tính đối tượng bảo vệ - Khi có cố ngắn mạch, cầu chì tác động phải có tính chọn lọc - Việc thay cầu chì bị cháy phải dễ dàng tốn thời gian 2.3 Cấu tạo: Cầu chì bao gồm thành phần sau: - Phần tử ngắt mạch: thành phần cầu chì, phần tử phải có khả cảm nhận giá trị hiệu dụng dịng điện qua Phần tử có giá trị điện trở suất bé (thường bạc, đồng, hay vật liệu dẫn có giá trị điện trở suất nhỏ lân cận với giá trị nêu ) Hình dạng phần tử dạng dây (tiết diện tròn), dạng băng mỏng - Thân cầu chì: thường thủy tinh, ceramic (sứ gốm) hay vật liệu khác tương đương Vật liệu tạo thành thân cầu chì phải đảm bảo hai tính chất: o Có độ bền khí o Có độ bền điều kiện dẫn nhiệt, chịu đựng thay đổi nhiệt độ đột ngột mà không hư hỏng - Vật liệu lấp đầy (bao bọc quanh phần tử ngắt mạch thân cầu chì): thường vật liệu silicat dạng hạt, phải có khả hâp thu lượng sinh hồ quang phải đảm bảo tính cách điện xảy tượng ngắt mạch - Các đầu nối: Các thành phần dùng định vị cố định cầu chì thiết bị đóng ngắt mạch ; đồng thời phải đảm bảo tính tiếp xúc điện tốt 2.4 Phân loại cầu chì phạm vi sử dụng: Cầu chì chia thành hai dạng bản, tùy thuộc vào nhiệm vụ: - Cầu chì loại g: cầu chì dạng có khả ngắt mạch, có cố tải hay ngắn mạch xảy phụ tải - Cầu chì loại a: cầu chì dạng có khả bảo vệ trạng thái ngắn mạch tải Cầu chì dùng lưới điện hạ có nhiều hình dạng khác nhau, sơ đồ nguyên lý ta thường ký hiệu cho cầu chì theo dạng sau ( hình 3.1& 3.2): Hình 3.1 Các ký hiệu cầu chì 13 | P a g e ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Hình 3.2: Hình dạng cầu chì ống, vỏ hộp (Cầu chì SIEMENS) 2.5 Các thông số phương pháp lựa chọn cầu chì: Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt : Cầu chì chọn theo điều kiện sau: U dmCC U dmLD I dm I tt Trong đó: UđmCC : điện áp định mức cầu chì Iđm : dịng định mức dây chảy (A), nhà chế tạo cho theo bảng Itt : dòng lâu dài lớn chạy qua dây chảy cầu chì (A) Với thiết bị pha (ví dụ thiết bị diện gia dụng), dịng tinh tốn dòng định mức thiết bị điện: I tt I dmtb Pdm U dm cos Trong đó: Idmtb: Là dịng định mức thiết bị (A) Udm: điện áp pha định mức 220V cos: lấy theo thiết bị điện Với đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh: cos = Với quạt, đèn tuýp, điều hoà, tủ lạnh, máy giặt: cos = 0,8 Khi cầu chì bảo vệ lưới ba pha, dịng tính tốn xác định sau: I tt Pdm 3U dm cos Trong đó: Udm: điện áp dây định mức lưới điện 380V Cầu chì bảo vệ động cơ: I dm I tt K t * I dmD I mm K mm * I dmD I dm Cầu chì bảo vệ động chọn theo hai điều kiện sau: Kt: hệ số tải động cơ, lấy Kt = 1, đó: I dm I dmD 14 | P a g e ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ IdmD: dòng định mức động xác định theo công thức: I dmD Với: PdmD *U dm *cos dm * Uđm = 380V điện áp định mức lưới hạ áp mạng pha 380V, Cos: hệ số công suất định mức động nhà chế tạo cho thường 0.8, : hiệu suất động cơ, Kmm: hệ số động nhà chế tạo cho, thường Kmm = (4 ÷7) : = 2.5 (động mở máy nhẹ không tải: máy bơm, máy cắt gọt kim loại), = 1.6 (động mở máy nặng có tải: cần cẩu, cầu trục, máy nâng) CB (CIRCUIT BREAKER): CB (Circuit Breaker), hay Aptơmát khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện (một pha, ba pha); có cơng dụng bảo vệ tải, ngắn mạch, sụt áp … mạch điện 3.1 CB phải thỏa ba yêu cầu sau: - Chế độ làm việc định mức CB phải chế độ làm việc dài hạn, nghĩa trị số dòng điện định mức chạy qua CB lâu tùy ý Mặt khác, mạch dòng điện CB phải chịu dịng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc tiếp điểm đóng hay đóng - CB phải ngắt trị số dòng điện ngắn mạch lớn, vài chục KA Sau ngắt dịng điện ngắn mạch, CB đảm bảo làm việc tốt trị số dòng điện định mức - Để nâng cao tính ổn định nhiệt điện động thiết bị điện, hạn chế phá hoại dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé Muốn thường phải kết hợp lực thao tác học với thiết bị dập hồ quang bên CB Để thực yêu cầu thao tác bảo vệ có chọn lọc, aptomat phải có khả điều chỉnh trị số dòng điện tác động thời gian tác động 3.2 Cấu tạo: gồm phận sau đây: 3.2.1 Tiếp điểm: CB thường chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm hồ quang), ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang) Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp điểm phụ, sau tiếp điềm Khi cắt mạch ngược lại, tiếp điểm mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm hồ quang Như hồ quang cháy tiếp điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm 3.2.2 Hộp dập hồ quang: Để CB dập hồ quang tất chế độ làm việc lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: kiểu nửa kín kiểu hở Kiểu nửa kín đặt vỏ kín CB có lỗ khí Kiểu có dịng điện giới hạn cắt khơng q 50KA Kiểu hở dùng giới hạn dòng điện cắt lớn 50KA điện áp > 1000V (cao áp) 15 | P a g e ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng thép xếp thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đọan ngắn thuân lợi cho việc dập tắt hồ quang 3.2.3 Cơ cấu truyền động cắt CB: Truyền động cắt CB thường có hai cách: tay điện (điện từ, động điện) Điều khiển tay thực với CB có dịng điện định mức khơng lớn 600A Điều khiển điện từ (nam châm điện) ứng dụng CB có dịng điện lớn (đến 1000A) Để tăng lực điều khiển tay người ta dùng tay dài phụ theo nguyên lý địn bẩy Ngồi cịn có cách điều khiển động điện khí nén 3.2.4 Móc bảo vệ: CB tự động cắt nhờ phần tử bảo vệ – gọi móc bảo vệ, tác động mạch điện có cố q dịng điện (q tải hay ngắn mạch) sụt áp - Móc bảo vệ dòng điện (còn gọi bảo vệ dòng điện cực đại) để bảo vệ thiết bị điện không bị tải ngắn mạch, đường thời gian – dòng điện móc bảo vệ phải nằm đường đặc tính đối tượng cần bảo vệ Người ta thường dùng hệ thống điện từ rơle nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên CB - Móc bảo vệ sụt áp (còn gọi bảo vệ điện áp thấp) thường dùng kiểu điện từ Cuộn dây mắc song song với mạch điện chính, cuộn dây quấn vòng với dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn 3.3 Nguyên lý hoạt động: 3.3.1 Sơ đồ nguyên lý CB dịng điện cực đại (hình 3.3): Ở trạng thái bình thường sau đóng điện, CB giữ trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc khớp với móc cụm với tiếp điểm động Bật CB trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện phần ứng không hút Khi mạch điện tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ nam châm điện lớn lực lò xo làm cho nam châm điện hút phần ứng xuống làm bật nhả móc 3, móc thả tự do, lị xo thả lỏng, kết tiếp điểm CB mở ra, mạch điện bị ngắt Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý CB dòng điện cực đại 16 | P a g e Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý CB điện áp thấp ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 3.3.2 Sơ đồ nguyên lý CB điện áp thấp (hình 3.4): Bật CB trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 phần ứng 10 hút lại với Khi sụt áp mức, nam châm điện 11 nhả phần ứng 10, lị xo kéo móc bật lên, móc thả tự do, thả lỏng, lị xo thả lỏng, kết tiếp điểm CB mở ra, mạch điện bị ngắt 3.4 Phân loại CB: - Theo kết cấu, người ta chia CB ba loại: cực, hai cực ba cực - Theo thời gian thao tác, người ta chia CB loại tác động không tức thời loại tác động tức thời (nhanh) - Theo công dụng bảo vệ, người ta chia CB loại: CB cực đại theo dòng điện, CB cực tiểu theo điện áp, CB dòng điện ngược v.v… - Trong vài trường hợp có yêu cầu bảo vệ tổng hợp (cực đại theo dịng điện, cực tiểu theo điện áp), ta có loại CB vạn Contactor: Contactor loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa tự động nút nhấn mạch điện có phụ tải, điện áp đến 500V dịng đến 600A (vị trí điều khiển, trạng thái hoạt động contactor xa vị trí tiếp điểm đóng ngắt mạch điện) 4.1 Cấu tạo: Contactor cấu tạo gồm thành phần: cấu điện từ (nam châm điện), hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm phụ) ( hình 3.5) 4.1.1 Nam châm điện: Nam châm điện gồm có thành phần: - Cuộn dây dùng tạo lực hút nam châm - Lõi sắt (hay mạch từ) nam châm gồm hai phần: phần cố định, phần nắp di động Lõi thép nam châm có dạng EE, EI hay dạng CI - Lị xo phản lực có tác dụng đẩy phần nắp di động trở vị trí ban đầu ngừng cung cấp điện vào cuộn dây Hình 3.5 17 | P a g e ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 4.1.2 Hệ thống dập hồ quang điện: Khi contactor chuyển mạch, hồ quang điện xuất làm tiếp điểm bị cháy, mịn dần Vì cần có hệ thống dập hồ quang gồm nhiều vách ngăn làm kim loại đặt cạnh bên hai tiếp điểm tiếp xúc nhau, tiếp điểm contactor 4.1.3 Hệ thống tiếp điểm contactor: Hệ thống tiếp điểm liên hệ với phần lõi từ di động qua phận liên động Tùy theo khả tải dẫn qua tiếp điểm, ta chia tiếp điểm contactor thành hai loại: - Tiếp điểm chính: có khả cho dịng điện lớn qua (từ 10A đến vài nghìn A, thí dụ khoảng 1600A hay 2250A) Tiếp điểm tiếp điểm thường hở đóng lại cấp nguồn vào mạch từ contactor làm mạch từ contactor hút lại - Tiếp điểm phụ: có khả cho dịng điện qua tiếp điểm nhỏ 5A Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: thường đóng thường hở, Tiếp điểm thường đóng loại tiếp điểm trạng thái đóng (có liên lạc với hai tiếp điểm) cuộn dây nam châm contactor trạng thái nghỉ (không cung cấp điện) Tiếp điểm hở contactor trạng thái hoạt động Ngược lại tiếp điểm thường hở Như vậy, hệ thống tiếp điểm thường lắp mạch điện động lực, cịn tiếp điểm phụ lắp hệ thống mạch điều khiển (dùng điều khiển việc cung cấp điện đến cuộn dây nam châm contactor theo quy trình định trước) 4.2 Nguyên lý hoạt động contactor: Khi cấp nguồn điện giá trị điện áp định mức contactor vào hai đầu cuộn dây quấn phần lõi từ cố định lực từ tạo hút phần lõi từ di động hình thành mạch từ kín (lực từ lớn phản lực lị xo), contactor trạng thái hoạt động Lúc nhờ vào phận liên động lõi từ di động hệ thống tiếp điểm làm cho tiếp điểm đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (thường đóng mở ra, thường hở đóng lại) trì trạng thái Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây contactor trạng thái nghỉ, tiếp điểm trở trạng thái ban đầu 4.3 Các thông số contactor: 4.3.1 Điện áp định mức: - Điện áp định mức contactor Uđm điện áp mạch điện tương ứng mà tiếp điểm phải đóng ngắt, điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây nam châm điện cho mạch từ hút lại - Cuộn dây hút làm việc bình thường điện áp giới hạn (85- 105)% điện áp định mức cuộn dây Thông số ghi nhãn đặt hai đầu cuộn dây contactor, có cấp điện áp định mức: 110V, 220V, 440V chiều 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều 4.3.2 Dòng điện định mức: 18 | P a g e ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - Dòng điện định mức contactor Iđm dịng điện định mức qua tiếp điểm chế độ làm việc lâu dài, thời gian contactor trạng thái đóng khơng q - Dịng điện định mức contactor hạ áp thơng dụng có cấp là: 10A, 20A, 25A, 40A, 60A, 75A, 100A, 150A, 250A, 300A, 600A - Nếu contactor đặt tủ điện dịng điện định mức phải lấy thấp 10% làm mát, dịng điện cho phép qua contactor phải lấy thấp chế độ làm việc dài hạn 4.3.3 Khả cắt khả đóng: - Khả cắt contactor điện xoay chiều đạt bội số đến 10 lần dòng điện định mức với phụ tải điện cảm - Khả đóng: contactor điện xoay chiều dùng để khởi động động điện cần phải có khả đóng từ đến lần Iđm 4.3.4 Tuổi thọ contactor: tính số lần đóng mở, sau số lần đóng mở contactor bị hỏng khơng dùng - Độ bền khí: xác định số lần đóng cắt khơng tải contactor, contactor đại đạt tuổi thọ khí từ 10 20 triệu lần thao tác - Độ bền điện: xác định số lần đóng cắt có tải định mức, contactor đạt tuổi thọ điện tới triệu lần thao tác 4.3.5 Tần số thao tác: - Là số lần đóng cắt contactor Tần số thao tác bị hạn chế phát nóng tiếp điểm hồ quang Có cấp: 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1200, 1500 lần/h 4.3.6 Tính ổn định lực điện động: - Tiếp điểm contactor cho phép dòng điện lớn qua (khoảng 10 lần dòng điện định mức) mà lực điện động không làm tách rời tiếp điểm contactor có tính ổn định lực điện động 4.3.7 Tính ổn định nhiệt: - Contactor có tính ổn định nhiệt nghĩa có dịng điện ngắn mạch chạy qua khoảng thời gian cho phép, tiếp điểm khơng bị nóng chảy hàn dính lại Khởi động từ: Khởi động từ loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng –ngắt, đảo chiều bảo vệ tải (nếu có lắp thêm rơle nhiệt) động khơng đồng ba pha rơto lồng sóc Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắp thêm cầu chì 19 | P a g e ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 5.1 Các yêu cầu kỹ thuật: Khởi động từ cần phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật sau: - Tiếp điểm có độ bền chịu mài mịn cao - Khả đóng – cắt cao - Thao tác đóng – cắt dứt khốt - Tiêu thụ cơng suất - Bảo vệ động không bị tải lâu dài (có rơle nhiệt) - Thỏa điều kiện khởi động: Ikđ = (4 7)Iđm 5.2 Phân loại: - Điện áp định mức cuộn dây hút: 36V, 127V, 220V, 380V, 500V - Kết cấu bảo vệ chống tác động môi trường xung quanh: hở, bảo vệ, chống bụi, nước, nổ… - Khả làm biến đổi chiều quay động điện: không đảo chiều quay đảo chiều quay - Số lượng loại tiếp điểm: thường hở, thường đóng 5.3.Nguyên lý làm việc khởi động từ: 5.3.1 Khởi động từ đơn: Khi cung cấp điện áp cho cuộn dây nhấn nút khởi động M, cuộn dây contactor có điện hút lõi thép di động mạch từ khép kín lại; làm đóng tiếp điểm để khởi động động đóng tiếp đểm phụ thường hở để trì mạch điều khiển buông tay khỏi nút nhấn khởi động Khi nhấn nút dừng D, khởi động từ bị ngắt điện, tác dụng lực lò xo nén làm phần lõi từ di động trở vị trí ban đầu; tiếp điểm trở trạng thái thường hở Động dừng hoạt động ( a) (b) Hình 3.6 Sơ đồ điều khiển ĐCKĐB rotor lồng sóc quay chiều mở máy trực tiếp (a), đặc tính mở máy ( b) Khi có cố tải động cơ, rơle nhiệt thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, ngắt khởi động từ dừng động điện 20 | P a g e ... KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 2|Page ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 3|Page ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PHẦN A: LÝ THUYẾT Chương I: KỸ THUẬT ĐIỆN I MẠCH ĐIỆN: Khái niệm chung: Mạch điện: hệ gồm thiết bị điện, điện. .. ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 5.1 Các yêu cầu kỹ thuật: Khởi động từ cần phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật sau: - Tiếp điểm có độ bền chịu mài mịn cao - Khả đóng – cắt cao - Thao tác đóng – cắt dứt khốt... dịng điện xốy bị giảm nhỏ - Lợi ích: dịng điện xốy dùng để nấu chảy kim loại (trong lò điện cảm ứng), tơi kim loại (trong lị điện cao tần) dùng công-tơ điện 11 | P a g e ĐCBG TT KT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ