giáo trình thiết bị điện 2009 - lê thành bắc

LÊ THÀNH BẮC GIÁO TRÌNH THIẾT BỊ ĐIỆN (Tái bản có sửa chữa và bổ xung) NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2003 MỤC LỤC Mục lục Phần thứ nhất CƠ SỞ LÍ THUYẾT THIẾT BỊ ĐIỆN Khái niệm chung về thiết bị điện Chương 1 Hồ quang điện 1.1. Đại cương về hồ quang điện 1.2. Hồ quang điện một chiều 1. 3. Hồ quang điện xoay chiều 1. 4. Qúa trình phục hồi điện áp của hồ quang đi ện 1. 5. Các biện pháp và trang bị dập hồ quang trong thiết bị điện Chương 2 Tiếp xúc điện 2. 1. Đại cương về tiếp xúc điện 2. 2. Tiếp điểm của thiết bị điện Chương 3 Phát nóng 3. 1. Đại cương 3. 2. Chế độ làm việc dài hạn của vật thể đồng nhất 3. 3. Chế độ làm việc ngắn hạn của vật thể đồng nhất 3. 4. Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại của vật thể đồng nhất 3. 5. Sự phát nóng khi ngắn mạch Chương 4 Lực điện động 4. 1. Khái niệm chung 4. 2. Các phương pháp tính lực điện động 4. 3. Tính lực điện động của vật dẫn 4. 4. Lực điện động trong mạch điện xoay chiều 4. 5. Cộng hưởng cơ khí và ổn định lực điện động Chương 5 Cơ cấu điện từ và nam châm điện 5. 1 Khái niệm chung về mạch từ 5. 2 Tính từ dẫn khe hở không khí của mạch từ 5. 3 Tính toán mạch từ 5. 4 Đại cương về nam châm điện 5. 5. Tính lực hút điện từ nam châm điện một chiều 5. 6. Nam châm điện xoay chiều và vòng chống rung 5. 7 Nam châm điện 3 pha 5. 8. Cơ c ấu điện từ chấp hành Phần thứ hai THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP Chương 6 Rơle 6. 1. Khái niệm chung về rơle 6. 2. Rơle điện từ 6. 3. Rơle điện động 6.4. Rơle từ điện 6. 5. Rơle cảm ứng 6. 6. Rơle thời gian - Rơle nhiệt -Rơle tốc độ Rơle điều khiển 6.7 Rơ le tĩ nh Chương 7 Cảm biến 7. 1. Khái niệm chung 7. 2. Cảm biến điện trở 7. 3. Cảm biến điện cảm 7. 4. Cảm biến cảm ứng - Cảm biến điện dung - Cảm biến điểm 7.5. Cảm biến quang Chương 8 Công tắc tơ-khởi động từ-cầu chì-áptômát Trang 5 7 9 11 12 14 17 20 25 26 27 28 30 31 31 32 36 38 40 41 44 48 49 52 54 54 58 60 62 63 64 66 78 81 86 87 8.1. Công tắc tơ 8.2. Khởi động từ 8.3. Cầu chảy(cầu chì) 8.4. Áptomat Chương 9 Các bộ ổn định điện 9. 1. Khái niệm chung về các bộ ổn định điện 9. 2. Ổn áp sắt từ không tụ 9. 3. Ổn áp sắt từ có tụ 9. 4. Ổn áp khuếch đại từ 9. 5. Ổn áp biến trở than 9.6. Ổn áp Servomotor 9.7. Ổn áp kiểu bù 9.8. Ổn áp điện tử Phần thứ ba THIẾT BỊ ĐIỆN TRUNG VÀ CAO ÁP Chương 10 Dao ngắt 10. 1. Các định nghĩa và đặc tính của thiết bị đóng cắt 10. 2. Dao cách li 10. 3. Cầu dao nối đất một trụ 10. 4. Cơ cấu thao tác tác của dao cách li và cầu dao nối đất 10.5. Cầu dao cao áp 10. 6. Dao cách li và cầu dao phụ tải lưới trung áp Chương 11 Máy ngắt điện 11.1. Chức năng-phân loại-cách lựa chọn và cấu trúc 11. 2. Nguyên lí cắt và các đi ều kiện đóng cắt khắc nghiệt 11. 3. Môi trường dập hồ quang và nguyên lí tác động 11.4. Cơ cấu tác động và điều khiển 11.5. Một số loại máy ngắt cao và siêu cao áp Chương 12 Thiết bị chống sét 12. 1. Khái niệm chung 12. 2. Thiết bị chống sét ống 12. 3. Chống sét van 12. 4. Chống sét van từ 12. 5. Chống set ôxit kim loại 12. 6. Chống sét VariSTAR UitraSIL Chương 13 Kháng điện 13.1. Khái niệm chung 13.2. Lựa chọn và kiểm tra kháng điện Chương 14 Biến áp đo lường 14.1. Biến điện áp đo lường 14.2. Biến dòng điện Chương 15 Hệ thiết bị SCADA 15.1. Công dụng và chức năng của hệ SCADA 15.2 Tổ chức SCADA trong hệ thống điện lực 15.3. Phần mềm RUNTIME thường lệ của SCADA 15.4. Hệ phần mềm thương phẩm của SCADA công nghiệp 15.5. Các mạng truyền tin của hệ SCADA 15.6 Truyền tin trong hệ SCADA Phụ lục Tài liệu tham khảo 88 91 95 98 101 105 105 106 108 109 110 111 112 113 115 119 119 120 121 123 137 140 152 155 171 172 173 176 177 181 186 186 189 192 196 199 204 204 205 207 Lời nói đầu "Giáo trình Thiết bị điện “ được biên soạn trên cơ sở đề cương chi tiết môn học "Thiết bị điện" cho các ngành Kỹ thuật Điện, Tự động hóa, Kỹ thuật Nhiệt-Điện lạnh. Trong quá trình biên soạn, tác giả có tham khảo các giáo trình "Cơ sở lí thuyết khí cụ điện", "Phần tử tự động", "Khí cụ điện hạ áp ", "Khí cụ đ iện cao áp", đã được trường Đại học Bách khoa Hà Nội xuất bản. Giáo trình này dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho sinh viên ngành Điện, Điện tử, Công nghệ Nhiệt -Điện lạnh cũng như làm tài liệu tham khảo cho ki sư và cán bộ ki thuật ngành điện cũng như các chuyên ngành liên quan. Nội dung của giáo trình đề cập đến các vấn đề lí thuyết cơ bản của thiết bị điện và giới thiệu một số thiết bị điện thông dụng hiện nay. Giáo trình này được chia làm ba phần: + Phần thứ nhất: Lí thuyết cơ sở. + Phần thứ hai: Thiết bị điện hạ áp. + Phần thứ ba: Thiết bị điện trung - cao áp. Trong quá trình biên soạn, Tác giả đã nhận được sự giúp đỡ và cung cấp tài liệu của: - Các Th ầy, Cô giáo trong bộ môn Thiết bị điện -điện tử, trường Đại học Bách khoa Hà Nội. - Các đồng nghiệp trong nhóm Thiết bị điện trường Đại học Kỹ thuật Đà Nẵng như GVC. Lê Văn Quyện, ThS.Võ Như Tiến. - Các Ki sư công tác tại cơ quan đại diện các hãng thiết bị như ABB, SIEMENS, COOPER, và các Ki sư của trung tâm Điều độ điện Quốc gia. Đặc bi ệt là sự giúp đỡ tận tình của TS.Trần Văn Chính trong việc hiệu đính và đóng góp thêm nhiều ý kiến cho nội dung Giáo trình. Mặc dù, tác giả đã có nhiều cố gắng trong việc biên soạn giáo trình nhất là đề cập đến những thiết bị điện hiện đại nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo, phục vụ nhu cầu công nghiệp hóa - hiện đại hóa hiện nay như ng với khả năng và kinh nghiệm có hạn, chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Sách sau khi được nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật phát hành, tác giả cũng đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp và khích lệ động viên của các Thầy Cô giáo và nhiều kỹ sư, cán bộ kỹ thuật đang công tác tại các trường đại học cũng như các công ty, xí nghiệp của ngành điện. Tác giả xin chân thành cảm ơn và rất mong tiếp tục nhận được sự đóng góp ý kiến của đông đảo bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn nữa trong các lần tái bản sau. Mọi thư tư, góp ý xin gửi về ban biên tập nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật - Hà Nội và bộ môn Thiết bị Điện - trường Đại học Kỹ thuật Đà Nẵng. Tác gi ả xin chân thành cảm ơn. Tác giả TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Teoрия Элeктрическиx Aппаратов -Γ. H. Aлександров -MOCKBA Bыcшaя Школа-1985. 2. Cơ sở lí thuyết khí cụ điện - Bộ môn Máy điện- Khí cụ điện - Đại học Bách khoa Hà Nội - 1978. 3. Khí cụ điện, kết cấu sử dụng và sửa chữa - Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng -Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật - 1997. 4. Cẩm nang thiết bị đóng cắt - Nhà xuất bản Khoa học và K ỹ thuật -Hà Nội - 1998. 5. Giáo trình Kĩ thuật điện cao áp - Võ Viết Đạn - Đại học Bách khoa Hà Nội - 1972. 6. Phần tử tự động - Nguyễn Tiến Tôn, Phạm Văn Chới - Bộ môn Máy điện - Khí cụ điện - Đại học Bách khoa Hà Nội - 1980. 7. Giáo trình Khí cụ điện, dùng cho ngành Điện khí hóa- Đại học Bách khoa Hà Nội - 1979. 7. Giáo trình Khí cụ điện- Đại học Bách khoa Hà Nội - 1985. 8 . Static Relays - ABB. 9. Low Oil Content Circuit - Breakers for Outdoor Stations 10 72.5 kV. E.I.B. 10. SF 6 Circuit - Breakers with Spring Operating Mechanism 72.5 170 kV. AEG. 11. Gas - Insulated Switchgear 72.5 525 kV. AEG. 12. Metal - Enclosed, SF 6 - Gas Insulated High Voltage Switchgear (V.I.S.). series B3 up to 420kV. AEG. 13. Giáo trình Cảm biến- Phan Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến-Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội -2000. 14. Quy trình vận hành và bảo dưỡng các loại máy cắt dầu- Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật-Hà Nội -1996. 15. Quy trình vận hành và bảo dưỡng máy ngắt SF 6 -Tổng công ti Điện lực Việt Nam- Hà Nội -1998. 16. Nhà máy điện và trạm biến áp - Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khai, Đào Quang Thạch, Lã Văn Út, Phạm Văn Hòa, Đào Kim Hoa -Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật -Hà Nội -1996. 5 PHẦN THỨ NHẤT LÍ THUYẾT CƠ SỞ KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỆN Thiết bị điện được đề cập ở đây là các loại thiết bị làm các nhiệm vụ: đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh, bảo vệ, chuyển đổi, khống chế và kiểm tra mọi sự hoạt động của hệ thống lưới điện và các loại máy điện. Ngoài ra thiết bị điện còn được sử dụng để kiểm tra, điều chỉnh và biến đổi đo lường nhiều quá trình không điện khác. Thiết bị điện là một loại thiết bị đang được sử dụng rất phổ biến có mặt trong hầu hết các lãnh vực sản xuất của nền kinh tế, từ các nhà máy điện, trạm biến áp, hệ thống truyền tải điện, đến các máy phát và độ ng cơ điện trong các xí nghiệp công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, và trong cả lãnh vực an ninh quốc phòng. Thiết bị điện sử dụng ở nước ta hiện nay được nhập từ rất nhiều nước, rất nhiều hãng sản xuất khác nhau và đủ các thế hệ. Có cả các thiết bị đã có thời gian sử dụng 40 đến 50 năm, rất lạc hậu và các thiết bị rất hiện đại m ới nhập. Chính vì vậy các quy cách không thống nhất, gây khó khăn cho vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa. Do qúa nhiều chủng loại thiết bị điện với các tiêu chuẩn ki thuật rất khác nhau, nên trong sử dụng hiện nay nhiều khi không sử dụng hết tính năng và công suất của thiết bị hoặc sử dụng không đúng gây hư hỏng nhiều, làm thiệt hại không nhỏ cho nền kinh tế. Chính vì vậy việc đào t ạo và cập nhập nâng cao kiến thức về thiết bị điện đặc biệt là các thiết bị mới cho các cán bộ ki thuật quản lí và vận hành thiết bị điện là một đòi hỏi rất cấp thiết. Giáo trình này nhằm trang bị những lí luận cơ bản, để hiểu nguyên lí làm việc, đặc điểm cấu tạo các loại thiết bị điện thường dùng trong t ự động truyền động, trong hệ thống điện và trong các linh vực điều khiển máy điện, nhằm giúp sinh viên các ngành năng lượng khi ra trường có thể lựa chọn, vận hành, sửa chữa, cải tiến thiết bị điện hoặc một số bộ phận của thiết bị điện, đặc biệt cung cấp những kiến thức làm cơ sở đê ti ếp cận các thiết bị hiện đại. 1. Phân loại thiết bị điện Để thuận lợi cho việc nghiên cứu, vận hành sử dụng và sửa chữa thiết bị điện người ta thường phân loại như sau: a) Phân theo công dụng + Thiết bị điện khống chế: dùng để đóng cắt, điều chỉnh tốc độ chiều quay của các máy phát điệ n, động cơ điện (như cầu dao, áp tô mát, công tắc tơ, ). + Thiết bị điện bảo vệ: làm nhiệm vụ bảo vệ các động cơ, máy phát điện, lưới điện khi có quá tải, ngắn mạch, sụt áp, ( như rơle, cầu chì, máy cắt, ). + Thiết bị điện tự động điều khiển từ xa: làm nhiệm vụ thu nhận phân tích và khống chế sự hoạt động của các mạch điện như khởi động từ, + 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 điệ n 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 dùng trong mạch xoay chiều. c) Phân theo nguyên lí làm việc Thiết bị điện loại điện từ, điện động, cảm ứng, có tiếp điểm, không có tiếp điểm, d) Phân theo điều kiện làm việc + Loại làm việc vùng nhiệt đới khí hậu nóng ẩm, loại ở vùng ôn đới, có loại chống được khí cháy nổ, loại chịu rung động, e) Phân theo cấp điện áp có + Thiết bị điện hạ áp có điện áp dưới 3kV. + Thiết bị điện trung áp có điện áp từ 3kV đến 36 kV. + Thiết bị điện cao áp có điện áp từ 36kV đến nhỏ hơn 400 kV. + Thiết bị điện siêu cao áp có điện áp từ 400 kV trở lên. 6 2. Các yêu cầu cơ bản của thiết bị điện - Phải đảm bảo sử dụng được lâu dài đúng tuổi thọ thiết kế khi làm việc với các thông số kỹ thuật ở định mức. - Thiết bị điện phải đảm bảo ổn định lực điện động và ổn định nhiệt độ khi làm việc bình thường, đặc biệ t khi sự cố trong giới hạn cho phép của dòng điện và điện áp. - Vật liệu cách điện chịu được quá áp cho phép. - Thiết bị điện phải đảm bảo làm việc tin cậy, chính xác an toàn, gọn nhẹ, dễ lắp ráp, dễ kiểm tra, sửa chữa. - Ngoài ra còn yêu cầu phải làm việc ổn định ở điều kiện khí hậu môi trường mà khi thiết kế đã cho phép. Chương 1. HỒ QUANG ĐIỆN 1.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ HỒ QUANG ĐIỆN 1. Khái niệm chung Hồ quang điện thực sự có ích khi được sử dụng trong các lĩnh vực như hàn điện, luyện thép, những lúc này hồ quang cần được duy trì cháy ổn định. Nhưng trong các thiết bị điện như cầu chì, cầu dao, máy cắt, hồ quang lại có hại cần phải nhanh chóng được loại trừ. Khi thiết bị điện đóng, cắt (đặc biệt là khi cắt) hồ quang phát sinh giữa các cặp tiếp điểm của thiết bị điện khiến mạch điện không được ngắt dứt khoát. Hồ quang cháy lâu sau khi thiết bị điện đã đóng cắt sẽ làm hư hại các tiếp điểm và bản thân thiết bị điện. Trong trường hợp này để đảm bảo độ làm việc tin cậy của thiết bị điện yêu cầu phải tiến hành dập tắt hồ quang càng nhanh càng tốt. 7 Bản chất của hồ quang điện là hiện tượng phóng điện với mật độ dòng điện rất lớn (tới khoảng 10 4 đến 10 5 A/cm 2 ), có nhiệt độ rất cao (tới khoảng 5000 ÷ 6000 0 C) và điện áp rơi trên cực âm bé (chỉ khoảng 10 ÷ 20V) và thường kèm theo hiện tượng phát sáng. Sự phân bố của điện áp và cường độ điện trường dọc theo chiều dài hồ quang được biểu diễn trên hình 1-1a. Dọc theo chiều dài hồ quang được chia làm ba vùng là: vùng xung quanh cực âm (cách cực âm khoảng 10 -4 đến 10 -5 cm) vùng này tuy điện áp nhỏ chỉ 8 đến 10V nhưng khoảng cách cũng rất bé nên cường độ điện trường rất lớn cỡ 10 5 đến 10 6 V/cm. Còn vùng có chiều dài gần hết hồ quang là vùng thân, vùng này có cường độ điện trường chỉ khoảng 10 đến 50 V/cm. Vùng còn lại còn được gọi là vùng cực dương có cường độ điện trường lớn hơn vùng thân nhưng các yếu tố xảy ra ở đây theo các lí thuyết hiện đại thì ít ảnh hưởng đến quá trình phát sinh và dập hồ quang nên không được đề cập. Đặc tính u(i) của hồ quang một chiều có th ể biểu điễn theo công thức Kapzow có dạng: u hq = a+ bl + n i dlc+ Với: a, b, c, d là các hằng số phụ thuộc vật liệu làm tiếp điểm và các yếu tố bên ngoài (ví dụ tiếp điểm đồng có a= 30; b=17; c=41; d=33). Có n là số mũ, phụ thuộc vào nhiệt độ vật liệu dương cực, theo thực nghiệm thường lấy n = 2,62.T.10 -4 , trong đó T là nhiệt độ của vật liệu dương cực. Đặc tính u(i) với l là chiều dài hồ quang có dạng hypécbôn như hình 1-1b. 2. Qúa trình phát sinh và dập tắt hồ quang a) Quá trình phát sinh Hồ quang điện phát sinh là do môi trường giữa các điện cực (hoặc giữa các cặp tiếp điểm) bị ion hóa (xuất hiện các hạt dẫn điện). Ion hóa có thể xảy ra bằng các con đường khác nhau dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ , điện trường mạnh, Trong thực tế quá trình phát sinh hồ quang điện có những dạng ion hóa sau: - Quá trình phát xạ điện tư nhiệt; Quá trình tự phát xạ điện tư. - Quá trình ion hóa do va chạm. - Quá trình ion hóa do nhiệt . a.1) Sự phát xạ điện tử nhiệt Điện cực và tiếp điểm chế tạo từ kim loại, mà trong cấu trúc kim loại luôn tồn tại các điện tử tự do chuy ển động về mọi hướng trong quỹ đạo của cấu trúc hạt nhân nguyên tử. Khi tiếp điểm bắt đầu mở ra lực nén vào tiếp điểm giảm dần khiến điện trở tiếp xúc tăng lên chỗ tiếp xúc dòng điện bị thắt lại mật độ dòng tăng rất lớn làm nóng các điện cực (nhất là ở cực âm nhiều e). Bị đố t nóng, động năng của các điện tử tăng nhanh đến khi công nhận được lớn hơn công thoát liên kết hạt nhân thì điện tử sẽ thoát ra khỏi bề mặt cực âm trở thành điện tử tự do. Quá trình này được gọi là phát xạ điện tử nhiệt. a.2) Sự tự phát xạ điện tử a) b) Hình 1-1: a) Hồ quang một chiều; b) Đặc tính K A U A U Th U K E[V] E K E th E A Vùng V ùng thân Vùng l hq [m ] I U hq l 50mm 20 0 0 2 4 6 8 10 12 50 100 150 200 8 Khi tiếp điểm hay điện cực vừa mở ra lúc đầu khoảng cách còn rất bé dưới tác dụng của điện áp nguồn ngoài thì cường độ điện trường rất lớn, nhất là vùng cực âm có khoảng cách nhỏ có thể tới hàng triệu V/ cm. Với cường độ điện trường lớn ở cực âm một số điện tử có liên kết yếu với hạt nhân trong c ấu trúc sẽ bị kéo bật ra khỏi bề mặt ca tốt trở thành các điện tử tự do, hiện tượng này gọi là tự phát xạ điện tử. Khi có điện tử tự phát xạ và phát xạ điện tử nhiệt năng lượng được giải phóng rất lớn làm nhiệt độ khu vực hồ quang tăng cao và phát sáng, đặc biệt khi cắt mạch ở điện áp cao và có dòng t ải lớn thì hồ quang cháy và phát sáng rất mãnh liệt. a.3) Ion hóa do va chạm Sau khi tiếp điểm mở ra, dưới tác dụng của nhiệt độ cao hoặc của điện trường lớn (mà thông thường là cả hai) thì các điện tử tự do sẽ phát sinh chuyển động từ cực dương sang cực âm. Do điện trường rất lớn nên các điện tử chuyển động với tốc độ rấ t cao. Trên đường đi các điện tử này bắn phá các nguyên tử và phân tử khí sẽ làm bật ra các điện tử và các ion dương. Các phần tử mang điện này lại tiếp tục tham gia chuyển động và bắn phá tiếp làm xuất hiện các phần tử mang điện khác. Do vậy mà số lượng các phần tử mang điện tăng lên không ngừng, làm mật độ điện tích trong khoảng không gian giữa các tiếp đi ểm rất lớn, đó là quá trình ion hóa do va chạm. a.4) Ion hóa do nhiệt Do có các quá trình phát xạ điện tử và ion hóa do va chạm, một lượng lớn năng lượng được giải phóng làm nhiệt độ vùng hồ quang tăng cao và thường kèm theo hiện tượng phát sáng. Nhiệt độ khí càng tăng thì tốc độ chuyển động của các phần tử khí càng tăng và số lần va chạm do đó cũng càng tăng lên. Khi tham gia chuyển động cũng có một số phầ n tử gặp nhau sẽ kết hợp lại phân li thành các nguyên tử. Các nguyên tử khuếch tán vào môi trường xung quanh, gặp nhiệt độ thấp sẽ kết hợp lại thành phân tử, hiện tượng này gọi là hiện tượng phân li (phản ứng phân li thu nhiệt làm giảm nhiệt độ của hồ quang, tạo điều kiện cho khử ion). Còn lượng các ion hóa tăng lên do va chạm khi nhiệt độ tăng thì gọi đó là lượng ion hóa do nhiệt. Nhiệt độ để có hiện tượng ion hóa do nhiệt cao hơn nhiều so với nhiệt độ có hiện tượng phân li. Ví dụ không khí có nhiệt độ phân li khoang 4000 0 K còn nhiệt độ ion hóa khoảng 8000 0 K. Tóm lại, hồ quang điện phát sinh là do tác dụng của nhiệt độ cao và cường độ điện trường lớn sinh ra hiện tượng phát xạ điện tử nhiệt và tự phát xạ điện tử và tiếp theo là quá trình ion hóa do va chạm và ion hóa do nhiệt. Khi cường độ điện trường càng tăng (khi tăng điện áp nguồn), nhiệt độ càng cao và mật độ dòng càng lớn thì hồ quang cháy càng mãnh liệt. Quá trình có thoát năng lượng h ạt nhân nên thường kèm theo hiện tượng phát sáng chói lòa. Nếu tăng áp lực lên môi trường hồ quang thì sẽ giảm được tốc độ chuyển động của các phần tử và do vậy hiện tượng ion hóa sẽ giảm. b) Quá trình hồ quang tắt Hồ quang điện sẽ bị dập tắt khi môi trường giữa các điện cực không còn dẫn điện hay nói cách khác hồ quang điện sẽ tắt khi có quá trình phản ion hóa xả y ra mạnh hơn quá trình ion hóa. Ngoài quá trình phân li đã nói trên, song song với quá trình ion hóa còn có các quá trình phản ion gồm hai hiện tượng sau: b.1) Hiện tượng tái hợp Trong quá trình chuyển động các hạt mang điện là ion dương và điện tử gặp được các hạt tích điện khác dấu là điện tử hoặc ion dương để trở thành các hạt trung hòa (hoặc ít dương hơn). Trong lí thuyết đã chứng minh tốc độ tái hợp tỉ lệ nghịch với bình phươ ng đường kính hồ quang, và nếu cho hồ quang tiếp xúc với điện môi hiện tượng tái hợp sẽ tăng lên. Nhiệt độ hồ quang càng thấp tốc độ tái hợp càng tăng. b.2) Hiện tượng khuếch tán Hiện tượng các hạt tích điện di chuyển từ vùng có mật độ điện tích cao(vùng hồ quang) ra vùng xung quanh có mật độ điện tích thấp là hiện tượng khuếch tán. Các điện tử và ion dươ ng khuếch tán dọc theo thân hồ quang, điện tử khuếch tán nhanh hơn ion dương. Quá trình khuếch tán đặc trưng bằng tốc độ khuếch tán. Sự khuếch tán càng nhanh hồ quang càng nhanh bị tắt. Để tăng quá trình khuếch tán người ta thường tìm cách kéo dài ngọn lửa hồ quang. 1.2. HỒ QUANG ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. Khái niệm chung [...]... trường xung quanh thiết bị điện θ 0 Ở vùng ơn đới cho phép τ =350C, vùng nhiệt đới τ =500C Sự phát nóng thiết bị điện còn tùy thuộc vào chế độ làm việc Thiết bị điện có ba chế độ làm việc: dài hạn, ngắn hạn và ngắn hạn lặp lại 2 Các nguồn nhiệt trong thiết bị điện- Các phương pháp truyền nhiệt 24 Trong thiết bị điện một chiều sự phát nóng chủ yếu là do tổn hao đồng Đối với thiết bị điện xoay chiều, sự... trong thiết bị điện xoay chiều còn do tổn hao dòng xốy và từ trễ trong lõi sắt từ cũng sinh ra nhiệt Nếu nhiệt độ phát nóng của thiết bị điện vượt q trị số cho phép thì thiết bị điện sẽ nhanh bị hư hỏng, vật liệu cách điện nhanh bị già hóa, độ bền cơ khí của kim loại bị giảm sút Nhiệt độ cho phép của các bộ phận của thiết bị điện tham khảo theo bảng cho sẵn Trong tính tốn phát nóng thiết bị điện thường... Ingắtđm là dòng điện lớn nhất ứng với lúc đầu tiên các tiếp điểm rời xa nhau ở điện áp định mức của thiết bị đóng mở mạch Trong các cơng thức trên xét trị số của các thơng số cơ bản để khi ngắt ở giá trị đó thiết bị điện khơng bị xảy ra hư hỏng 1.5 BIỆN PHÁP VÀ TRANG BỊ DẬP HỒ QUANG TRONG THIẾT BỊ ĐIỆN 1 Các biện pháp và trang bị để dập hồ quang trong thiết bị điện cần phải đảm bảo u cầu -Trong thời gian... nhất -Tốc độ đóng mở tiếp điểm phải lớn -Năng lượng hồ quang sinh ra phải bé, điện trở hồ quang phải tăng nhanh -Tránh hiện tượng q điện áp khi dập hồ quang 2 Các ngun tắc cơ bản để dập hồ quang điện -Kéo dài ngọn lửa hồ quang -Dùng năng lượng hồ quang sinh ra để tự dập -Dùng năng lượng nguồn ngồi để dập -Chia hồ quang thành nhiều phần ngắn để dập -Mắc thêm điện trở song song để dập 3 Trong thiết bị điện. .. Do đó cần phải nghiên cứu lực điện động để ngăn ngừa tác hại của nó khi lựa chọn, tính tốn và thiết kế thiết bị điện Ngồi ra người ta còn nghiên cứu ứng dụng lực điện động để chế tạo các thiết bị điện như rơle điện động, cơ cấu đo điện động, 4.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG 1 Phương pháp sử dụng định luật Bio-Xavar-Laplax Theo quan điểm của phương pháp này lực điện động là kết quả tương tác... hồ quang mất dần tính dẫn điện và trở thành cách điện Nếu độ cách điện này đủ lớn và điện áp nguồn khơng đủ duy trì phóng điện lại thì hồ quang sẽ tắt hẳn Để đánh giá mức độ cách điện của điện mơi vùng hồ quang là lớn hay bé người ta dùng khái niệm điện áp chọc thủng Điện áp chọc thủng ( Uch.t ) càng lớn thì mức độ cách điện của điện mơi càng cao Q trình dập tắt hồ quang điện xoay chiều khơng những... âm (-) thì ta có bảng một số kim loại có điện thế hóa học như bảng sau: Kim loại Điện thế hóa học [ V] Ag +0.8 Bảng 2.3: Điện thế hóa học của một số kim loại Cu H Sn Ni Co +0.345 0 -0 .14 - 0.2 -0 .255 Fe Al -0 .44 - 1.34 22 Hai kim loại có điện thế hóa học khác nhau khi tiếp xúc sẽ tạo nên một cặp hiệu điện thế hóa học, giữa chúng có một hiệu điện thế Nếu bề mặt tiếp xúc có nước xâm nhập sẽ có dòng điện. .. Tiếp xúc mạ bạc [T0] =1200C + Vật liệu dẫn điện có bọc cách điện thì: -Cấp O: [T0] ≤ 800C -Cấp A : [T0] ≤ 950C -Cấp B: [T0] ≤ 1100C + Vật liệu khơng dẫn điện khơng bọc cách điện [T] ≤ 1100C Ngồi ra chế độ làm việc khác nhau có nhiệt độ lớn nhất cho phép khác nhau 3.2 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC DÀI HẠN CỦA VẬT THỂ ĐỒNG NHẤT 25 Thiết bị điện làm việc dài hạn tức là thiết bị điện có thể làm việc liên tục lâu dài nhưng... định thì dòng điện khơng đổi i=I và có di = 0 phương trình cân bằng áp sẽ là : dt U0 = uR+ uhq = I.R+ I.rhq (1.2) Các thành phần điện áp trong phương trình (1.1) được thể hiện trên hình 1-2 Với: đường 1-là điện áp nguồn; đường 2- là điện áp rơi trên điện trở R và đường 3- là đặc tính u(i) của hồ quang Theo đồ thị các đường đặc tính 2 và 3 giao nhau ở hai điểm A và B Tại A và B phương trình (1.2) được... đồng - đồng bạc - bạc nhơm - nhơm Bảng 2.2: Tra trị số K trong cơng thức (2.2) Kim loại tiếp xúc Trị số K [ Ω N] ( 0,08 đến 0,14).1 0-2 ( 0,06)1 0-2 ( 0,127).1 0-2 sắt - đồng nhơm - đồng Trị số K [ Ω N] ( 3,1).1 0-2 ( 0,38).1 0-2 Ngồi cơng thức (2.2) là cơng thức kinh nghiệm, người ta còn dùng phương pháp giải tích để dẫn giải rút ra cơng thức tính điện trở tiếp xúc điểm: Rtx = ρ F n 2 δ d π (2.3) ρ : điện . Chới - Bộ môn Máy điện - Khí cụ điện - Đại học Bách khoa Hà Nội - 1980. 7. Giáo trình Khí cụ điện, dùng cho ngành Điện khí hóa- Đại học Bách khoa Hà Nội - 1979. 7. Giáo trình Khí cụ điện- Đại. cấp điện áp có + Thiết bị điện hạ áp có điện áp dưới 3kV. + Thiết bị điện trung áp có điện áp từ 3kV đến 36 kV. + Thiết bị điện cao áp có điện áp từ 36kV đến nhỏ hơn 400 kV. + Thiết bị điện. lưới điện và các loại máy điện. Ngoài ra thiết bị điện còn được sử dụng để kiểm tra, điều chỉnh và biến đổi đo lường nhiều quá trình không điện khác. Thiết bị điện là một loại thiết bị đang