BÀI GIẢNG Điện kỹ thuật

Với nội dung ngắn gọn, nhiều bài tập để vận dụng dễ hiểu các bạn hãy xem nhé

CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ MẠCH ĐIỆN BÀI 1: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU MỤC TIÊU CỦA BÀI: Sau học xong người học có khả năng: - Trình bày nội dung biểu thức định luật Ôm, định luật Kiecshop, định luật Junlenxo - Phân tích mạch điện, vận dụng giải mạch điện chiều phù hợp với yêu cầu - Tích cực tham gia đóng góp ý kiến xây dựng I Khái niệm mạch điện Mạch điện tập hợp thiết bị điện nối với dây dẫn tạo thành vịng khép kín dịng điện chạy qua Mạch điện thường gồm phần tử: - Nguồn điện: thiết bị biến đổi dạng lượng năng, hoá năng, nhiệt năng… thành điện - Tải: thiết bị tiêu thụ điện biến đổi điện thành dạng lượng khác năng, hoá năng, nhiệt năng, quang năng… Kết cấu hình học mạch điện - Nhánh: Nhánh phận mạch điện gồm phần tử nối tiếp có dịng điện chạy qua - Nút: Nút chỗ gặp từ ba nhánh trở lên - Vịng: Vịng lối khép kín qua nhánh Nguyên lý sản sinh dòng điện chiều Xét nguyên lí làm việc máy phát điện chiều, dây quấn phần ứng có phần tử nối với hai phiến đổi chiều để tạo dòng điện chiều - Dùng động sơ cấp quay phần ứng, dẫn dây quấn phần ứng cắt từ trường cực từ, cảm ứng suất điện động Chiều suất điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải, từ trường hướng từ cực N đến S - Suất điện động phần tử hai lần suất điện động dẫn Nếu nối hai chổi điện A B với tải, tải có dịng điện chiều từ A đến B Điện áp máy phát điện có cực dương chổi A âm chổi B - Khi phần ứng quay nửa vịng, vị trí phần tử thay đổi, ab cực S, dc cực N, suất điện động dẫn đổi chiều Nhờ có Bài giảng Điện Kỹ Thuật chổi điện đứng yên, chổi điện A nối với phiến góp phía trên, chổi B nối với phiến góp phía nên chiều dịng điện mạch ngồi khơng đổi Ta có máy phát điện chiều với cực dương chổi A, cực âm chổi B - Ở chế độ máy phát, dòng điện phần ứng I chiều với suất điện động phần ứng E Phương trình điện áp là: U = Eư - RưIư Trong đó: R ưIư: điện rơi dây quấn phần ứng Rư: điện trở dây quấn phần ứng U: điện áp đầu cực máy Eư: suất điện động phần ứng II Các định luật đại lượng đặc trưng dòng điện chiều Định luật Ôm a Định luật Ôm cho đoạn mạch * Thành lập công thức phát biểu định luật Ơm: - Thành lập cơng thức: Xét đoạn mạch AB có điện áp U, chiều dài l, I= tiết diện s: U (A) R - Định luật Ơm: Dịng điện mạch tỉ lệ thuận với điện áp hai đầu đoạn mạch tỉ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch R b Định luật Ơm cho tồn mạch Giả sử đoạn mạch không phân nhanh hình vẽ: Rd U điện áp ngồi: U = I.R U0 điện áp rơi nguồn: U0 = I.r0, E,r0 Ud điện áp đường dây: Ud = I.Rd Theo định luật Ôm: A + + E = U + U + Ud E = I.R + I.r0 + I.Rd E1 E1 E3 E => I = R + + r Rd * Định luật Ôm: Dòng điện chạy mạch tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn tỉ lệ nghịch với điện trở toàn mạch U I1 R1 - R2 I2 B R3 I3 I4 R1 - Định luật Kiecshop Bài giảng Điện Kỹ Thuật a Định luật Kiecshop1 Định luật Kiecshop1 phát biểu cho nút: Tổng đại số dịng điện nút khơng: ΣI = Trong đó: Nếu quy ước dịng điện tới nút mạng dấu dương, dịng điện rời khỏi nút mang dấu âm ngược lại Ví dụ: Tại nút A hình vẽ định luật Kiecshop1 viết: I1 + I2 + I3 – I4= Từ phương trình viết lại I1 + I2 + I3 = I4 b Định luật Kiecshop2 Định luật Kiecshop2 phát biểu sau: Đi theo vịng khép kín, theo chiều tuỳ ý, tổng đại số điện áp rơi phần tử tổng đại số sức điện động vòng ∑ E = ∑ I R Để viết phương trình Kiecshop2, ta phải chọn chiều dương cho vòng Những sức điện động dịng điện có chiều trùng với chiều vòng lấy dấu dương, ngược lại mang dấu âm Định luật Joule - Lenz Nhiệt lượng toả vật dẫn có dịng điện không đổi chạy qua, tỷ lệ thuận với điện trở vật, với bình phương cường độ dịng điện với thời gian dòng điện chạy qua vật Q = I R.t (J) III Công công suất dịng điện, nguồn điện mạch chiều Cơng cơng suất dịng điện - Cơng dịng điện : A=q.U=U.I.t - Cơng suất dịng điện: P = (J) A UIt = = U I t t (W, KW, MW) Trong ngành kỹ thuật điện người ta dùng đơn vị Wh; KWh; MWh Công công suất nguồn điện - Công nguồn điện: Ang = E.q = EIt - Công suất nguồn điện: (J) Pf = Ang = E.I t (W) BÀI 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU Bài giảng Điện Kỹ Thuật MỤC TIÊU CỦA BÀI: Sau học xong người học có khả năng: - Trình bày nội dung bước để giải mạch điện chiều theo phương pháp xếp chồng dòng điện, phương pháp dòng điện nhánh, phương pháp dòng điện vòng, phương pháp điện áp hai nút - Lực chọn phương pháp giải mạch đơn giản phù hợp nhất, g iải mạch điện chiều phù hợp với u cầu - Tích cực tham gia đóng góp ý kiến xây dựng I Giải mạch điện chiều định luật Ôm Đấu nối tiếp song song nguồn điện chiều a Đấu nối tiếp nguồn điện Nguồn điện đấu nối tiếp cách đấu cực dương phần tử nối với cực âm phần tử trước Ebộ=nE0 rbộ = n.r0 Ibộ=I0 b Đấu song song nguồn điện Nguồn đấu song song cách đấu cực dương phần tử với nhau, cực âm với nhau, làm thành hai cực dương âm Ibộ=mI0 Ebộ=E0 rbộ= r0 m c Đấu hỗn hợp nguồn điện Nguồn điện đấu hỗn hợp cách đấu nối tiếp song song phần tử để đạt điện áp dòng điện yêu cầu Số phần tử nối tiếp n cần bảo đảm suất điện động lớn điện áp U, số nhánh song song m cần đảm bảo dịng điện phóng lớn dòng điện yêu cầu I Đấu nối tiếp, song song điện trở a Đấu nối tiếp điện trở I = I1 = I2 =….= In U= U1 + U2 + +Un R = R1 + R2 + …+ Rn Vậy điện trở toàn phần đoạn mạch mắc nối tiếp tổng điện trở phần cuả đoạn mạch b Đấu song song điện trở Bài giảng Điện Kỹ Thuật U= U1 = U2 = = Un I = I1 + I2 +….+ In 1 1 = + + + R R1 R2 Rn Vậy nghịch đảo điện trở tương đương đoạn mạch mắc song song tổng nghịch đảo điện trở nhánh Biến đổi - tam giác a Điều kiện biến đổi + Dòng điện đến nút I A , I B , I C không đổi + Điện nút A,B,C không đổi, tức UAB, UBC, UCA không đổi Với điều kiện có phần mạch điện bên điểm A, B, C thay đổi, phần mạch từ điểm A, B, C trở không chịu ảnh hưởng biến đổi – tam giác b Công thức biến đổi + Biến đổi hình thành hình tam giác: R AB = R A + R B + R B RC RC R A R A R B ; RBC = RB + RC + R ; RCA = RC + R A + R RC A B + Biến đổi hình tam giác thành hình sao: RA = R CA R AB ; R AB + R BC + RCA RB = R AB R BC R BC RCA ; RC = R + R + R R AB + R BC + RCA AB BC CA R1 R2 4Ω 4Ω E Ví dụ áp dụng: Cho sơ đồ mạch điện thơng số hình vẽ 1.14 Tính dịng điện I4 Bài giảng Điện Kỹ Thuật 120V R3 R4 2Ω 2Ω Hình 1.14 I4 Giải: - Tổng điện trở cụm điện trở mắc song song R1, R2 là: 1 1 =R +R = + R 12 4 ⇒ R 12 = ( Ω ) - Tổng điện trở cụm điện trở mắc song song R3, R4 là: = R 34 1 1 + R = + =1 ⇒ R 34 = ( Ω ) R3 2 - Tổng trở toàn mạch là: Rtđ = R 12 + R 34 = +1 = 3( Ω ) - Áp dụng định luật Ơm cho mạch có R: Dịng điện mạch là: U 120 I= R = = 40 (A) td Điện áp đặt lên cụm điện trở mắc song song R3, R4 là: U34 = R 34 I = 40 = 40 (V) Dòng điện chạy qua điện trở R4 là: U 34 40 I4 = R = = 20 (A) Vậy dịng điện chạy qua điện trở R4 có trị số 20A II Phương pháp xếp chồng dòng điện Trong mạch điện tuyến tính nhiều nguồn, dịng điện qua nhánh tổng đại số dòng điện qua nhánh tác động riêng rẽ suất điện động (lúc suất điện động khác coi không) Nguyên lý xếp chồng ứng dụng nhiều để nghiên cứu mạch điện có nhiều nguồn tác dụng Khi tính tốn phương pháp xếp chồng thực theo bước sau: Bước 1: Thiết lập sơ đồ mạch điện có nguồn tác động Bước 2: Tính dịng điện điện áp mạch có nguồn tác động Bước 3: Thiết lập sơ đồ mạch điện cho nguồn tiếp theo, lập lại bước cho nguồn tác động Bước 4: Xếp chồng (cộng đại số) kết tính dòng điện, điện áp nhánh nguồn tác động riêng rẽ Bài giảng Điện Kỹ Thuật Bài tập áp dụng: Cho mạch điện hình vẽ 1.15: E = 40V, E3=16V, R1 = 2Ω, R2 = R3 = 4Ω Tính dịng điện I2 ? Bài giải: Bước 1: Lập sơ đồ có nguồn E1 tác dụng Ta có sơ đồ mạch hình 1.15a Bước 2: Tính dịng điện điện áp mạch có nguồn E1 tác động R R 4.4 R23 = = = 2(Ω) R2 + R3 + Hình 1.15 Rtd = R1 + R 23 = + = 4(Ω ) Dòng điện nhánh nguồn E1 tác động a) b) Hình 1.15 a) Nguồn E1 tác động b) Nguồn E3 tác động I11 = E1 40 = = 10( A) Rtd U 23 = E − U = 40 − 10.2 = 20(V ) I 21 = U 23 20 = = 5( A ) R2 Bước 3: Thiết lập sơ đồ mạch điện cho nguồn E tác dụng Sơ đồ mạch hình 1.15b Lập lại bước ta tính được: R12 = R1 R2 2.4 = = 1,3( Ω ) R1 + R2 + Rtd = R12 + R3 = 1,3 + = 5,3( Ω ) Dòng điện nhánh nguồn E3 tác động Bài giảng Điện Kỹ Thuật I 33 = E3 16 = ≈ 3( A) Rtd 5,3 U 12 = E3 − U = 16 − 3.4 = 4(V ) I 23 = U 12 = =1( A) R2 Bước 4: Áp dụng phương pháp xếp chồng Dòng điện nhánh hai nguồn tác động là: I2 = I21 + I23 = + = (A) III Phương pháp dòng điện nhánh Phương pháp dòng điện nhánh dựa vào hai định luật Kiếchốp để viết phương trình nút vịng, biểu diễn mối tương quan dòng nhánh chọn làm ẩn số với đại lượng kết cấu mạch ( suất điện động nguồn, điện trở nhánh…) Vì thế, phương pháp cịn gọi phương pháp phương trình nút mạch vịng Các bước giải mạch điện chiều phương pháp dòng nhánh: Bước1: Chọn dòng điện nhánh làm ẩn số, chiều chọn trước Việc chọn chiều dòng điện nhánh tùy ý Nếu kết tính số âm chiều thực dịng điện ngược với chiều chọn, có giá trị giá trị tuyệt đối kết tính Xác định số nút n số nhánh N mạch điện Bước 2: Thành lập hệ phương trình dịng nhánh sau: - Chọn (n-1) nút để viết phương trình cho điểm nút (phương trình Kiếchốp 1) - Chọn m=N-(n-1) mạch vòng để viết phương trình vịng (phương trình Kiếchốp 2) Nếu khơng có đặc biệt vịng nên chọn mắt để tiện lợi cho việc thành lập phương trình Bước 3: Giải hệ m phương trình dịng điện nhánh, tìm N ẩn dịng điện nhánh Nhược điểm phương pháp dòng điện nhánh giải hệ nhiều phương trình với nhiều ẩn số Hình 1.16 Bài tập áp dụng: Cho mạch điện hình 1.16 E1 = 10V, E3 = 5V, R1 = 47Ω, Bài giảng Điện Kỹ Thuật R2 = 22Ω R3 = 68Ω Tính dịng điện I1, I2, I3 ? Bài giải - Mạch điện có hai nút (A, B), có nhánh (n=2, N=3) - Chọn chiều dịng điện hình vẽ - Số phương trình cần viết Kiếchốpl là: n - = - = (phương trình) Viết phương trình Kiếchốpl nút A I1 - I2 + I = (1) Chọn: m=N-(n-1)=2 mạch vòng Chọn mạch vòng độc lập a b hình vẽ Phương trình Kiếchốp2 cho mạch vịng a,b là: Mạch vòng a: I1.R1 + I2.R2 = E1 Mạch vòng b: I2.R2 + I3.R3 = E3 Thay số: 47I1 + 22I2 =10 (2) 22I2 + 68I3 = (3) Giải hệ phương trình (1), (2) (3) ta được: I1 = 138 (mA); I2 = 160 (mA); I3 = 22 (mA) IV Phương pháp dòng điện vòng Ở phương pháp này, số ẩn hệ phương trình khơng phải dòng điện nhánh mà dòng điện mạch vịng mang ý nghĩa tốn học, biết chúng dễ dàng tính dòng điện nhánh Các bước giải theo phương pháp dòng điện mạch vòng sau: Bước 1: Xác định (m - n + 1) mạch vòng độc lập tuỳ ý, vẽ chiều dịng điện mạch vịng, thơng thường nên chọn chiều dòng điện mạch vòng giống nhau, thuận tiện cho lập hệ phương trình (m số nhánh, n số nút) Bước 2: Tùy ý chọn chiều dòng điện nhánh dòng điện vòng Viết phương trình Kiếchốp cho mạch vịng theo dịng điện mạch vòng chọn Bước 3: Giải hệ phương trình vừa thiết lập tìm dịng điện vịng Bước 4: Từ dòng điện vòng suy dòng điện nhánh: Dòng điện nhánh tổng đại số dịng điện vịng chạy nhánh Phương pháp dịng điện vịng có ưu điểm giải hệ phương trình, ẩn số phương pháp dịng điện nhánh, thường sử dụng để giải toán mạch điện phức tạp Bài tập áp dụng: Cho mạch điện hình 1.17a có: E1 = 100V, E3 = 80V, R1 = 2Ω, R2 = 5Ω, R3 = 6Ω Tính dòng điện I1, I2, I3 ? Bài giảng Điện Kỹ Thuật Bài giải: Bước 1: Số mạch vòng độc lập: (m - n + 1) = - + = mạch vòng Bước 2: Chọn chiều dịng điện mạch vịng hình 1.17b Viết phương trình Kiếchốp cho mạch vòng Mạch vòng a: Ia.R1 + Ia.R2 + Ib.R2 = E1 ⇔ 7.Ia + 5.Ib = 100 (1) Mạch vòng b: Ia.R2 + Ib.R2 + Ib.R3 = E3 ⇔ 5.Ia + 11.Ib = 80 (2) B b) a) Hình 1.17 Bước 3: Giải hệ phương trình (1) (2) ta được: Ia = 13,46 (A) Ib = 1,15 (A) Bước 4: Tính dịng điện nhánh I1 = Ia = 13,46 (A); I3 = Ib = 1,15 (A); I2 = Ia + Ib = 14,61 (A) V Phương pháp điện áp hai nút Phương pháp điện áp hai nút phương pháp giải mạch ưu điểm, phương pháp giúp người giải giảm số phương trình giải mạch Phương pháp khơng tính trực tiếp với ẩn số dịng điện nhánh mà qua ẩn số trung gian điện nút Phương pháp áp dụng cho mạch có hai điểm nút hình vẽ Khi giải mạch người ta chọn nút mạch gọi nút gốc có điện khơng * Thành lập công thức: Gọi điện áp điểm nút A,B U= ϕ A − ϕ B chọn chiều dịng điện nhánh hình vẽ Áp dụng định luật Kiếchốp2 cho mạch vòng gồm nhánh khép kín mạch qua điện áp U Bài giảng Điện Kỹ Thuật 10 4,5: Thanh móc chốt 6: Lị xo cắt Trên hình 10.4 cuộn dây điện từ mắc nối tiếp với dòng điện cần bảo vệ Nắp thép động hướng cuộn hút điện từ gắn móc chốt Thanh móc chốt giữ lò xo phản kháng đế đồng thời ngàm vào móc chốt kéo lò xo cắt Nguyên lý làm việc: Ở chế độ làm việc bình thường áp tơ mát làm việc trạng thái đóng (như hình vẽ) xảy cố nhắn mạch tải, dòng điện cuộn dây nam châm số vượt q dịng điện chỉnh định áp tơ mát Cuộn dây số sinh lực điện từ F = IW Lực điện từ cuộn dây sinh thắng sức lò xo làm cho nắp thép số hút xuống kéo theo móc chốt số quay quanh trục tách khỏi móc chốt số Dưới tác dụng lò xo số cắt, mở tiếp điểm ngắt điện cho phụ tải khỏi điện Muốn chỉnh định dòng điện Áp tô mát ta chỉnh định sức căng lị xo số * Áptơmát điện áp giảm Công dụng: Áptômát điện áp giảm nhằm bảo vệ mạch điện điện áp tụt thấp không đủ điều kiện làm việc hay điện áp Cấu tạo: Cấu tạo áp tô mát điện giảm áp tương tự áp tơ mát dịng cực đại khác cuộn hút điện từ mắc vào điện áp dây móc chốt giữ định hướng theo phương ngang Chi tiếp cấu tạo hình 10.5: 1: Cuộn hút điện từ 2: Nắp thép động 3: Lị xo phản kháng 4,5: Thanh móc chốt 6: Lị xo cắt Nguyên lý làm việc: Bài giảng Điện Kỹ Thuật 41 Ở chế độ làm việc bình thường đóng áp tơ mát tay cuộn hút có đủ điện áp hút nắp thép động số để móc chốt móc vào nhau, tiếp điểm đóng lại mạch điện nối kín Khi xảy cố điện áp lưới điên áp giảm xuống (U < Ucđ ) cuộn sinh lực F = IW nhỏ sức căng lò xo 3, lò xo kéo nắp thép động số 2, kéo móc chốt quanh khớp lề tách khỏi móc chốt Dưới tác dụng lò xo cắt mở tiếp điểm cắt điện cho phụ tải Thông số kỹ thuật áp tô mát - Điện áp định mức tiếp điểm chính: Udmtdchinh - Dịng điện định mức tiếp điểm chính: Idm tdchinh - Tần số lưới điện - Điện áp định mức tiếp điểm phu - Dòng điện định mức tiếp điểm phụ Tùy theo loại áp tơ mát có số liệu kỹ thuật cụ thể khác II Cầu chì Cơng dụng - Cầu chì loại khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị điện lưới điện tránh khỏi dòng điện ngắn mạch, thường dùng bảo vệ cho đường dây máy biến áp, động - Các phần tử cầu chì dây chảy (để ngắt mạch điện cần bảo vệ) thiết bị dập tắt hồ quang phát sinh sau dây chảy bị đứt Ở mạng điện hạ người ta sử dụng thiết bị dập tắt hồ quang Thời gian cắt mạch cầu chì phụ thuộc vào vật liệu làm dây chảy Dây chảy cầu chì làm chì, hợp kim chì với thiếc, kẽm, nhơm, đồng, bạc… chì kẽm, hợp kim chì với thiếc có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp, điện trở suất tương đối lớn Do loại dây chảy thường chế tạo có tiết diện lớn thích hợp với điện áp ≤500V Các loại cầu chì thơng dụng - Loại hở - Loại vặn - Loại hộp - Loại kín ống khơng có cát thạc anh - Loại kín ống có cát thạch anh Bài giảng Điện Kỹ Thuật 42 Một số thông số kỹ thuật - Điện áp định mức Udmcc: Udmcc ≥ Udm mạng - Dòng điện giới hạn: Igh > Idm (Igh trị số dòng điện mà dây chảy bị đứt đạt tới nhiệt độ giới hạn) - Công suất cắt định mức Sdm cắt ≥ S’’ (S’’ giá trị công suất ngắn mạch) III Contactor Công dụng Công tắc tơ khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện động lực từ xa, tay ( thông qua nút ấn) tự động Cơng tắc tơ dùng cho mạch điện động lực có điện áp đến 500V, dòng điện định mức đến 600 A tần số đóng cắt đến 1800 lần Phân loại - Theo dạng dòng điện: Loại chiều loại xoay chiều - Theo số cực: Loại pha, pha pha - Theo công dụng: Loại đơn loại kép - Theo nguyên lý tác động: Loại điện từ, thủy lực khí nén Trong thực tế, ta thường gặp loại công tắc tơ xoay chiều pha kiểu điện từ Cấu tạo Xét công tắc tơ xoay chiều pha kiểu điện từ Cơng tắc tơ gồm phận sau: - Lõi thép tĩnh (1) lõi thép động (2) có dạng hình chữ E, chế tạo thép kỹ thuật điện sơn cách điện, có bề dày từ 0,35 đến 0,5mm ghép lại với Lõi thép tĩnh (1) cố định Lõi thép động (2) chuyển động lên xuống dọc theo rãnh vỏ công tắc tơ - Giá đỡ tiếp điểm động (3) nhựa cách điện, bắt cố định với lõi thép động (2) Trên giá đỡ (3) gá tiếp điểm động có lị xo tiếp điểm tạo lực ép cần thiết cho tiếp điểm Để thuận tiện cho việc lắp ghép, giá đỡ (3) thường chế tạo thành nhiều khối ghép lại với - Vòng ngắn mạch (4) thường gắn lõi thép tĩnh (1) để chống rung làm việc với dòng xoay chiều Bài giảng Điện Kỹ Thuật 43 - Lò xo hồi vị (5) ln có xu hướng đẩy tách hai lõi thép động tĩnh xa Tùy loại công tắc tơ, lị xo (5) có - Cuộn hút (K) dây đồng kỹ thuật điện, quấn khung cách điện lồng vào lõi thép tĩnh (1) Hai đầu dây nối với mạch điều khiển để tạo nam châm điện - Các tiếp điểm (K1), tiếp điểm phụ thường mở (K2) tiếp điểm phụ thường đóng (K3) có tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh theo kiểu bắc cầu để đóng cắt mạch điện Các tiếp điểm tĩnh động làm đồng, phần tiếp xúc hợp kim dẫn điện tốt, chịu mòn, chịu hồ quang Nguyên lý làm việc K1 K3 K2 K U~ Công tắc tơ làm việc dựa nguyên tắc nam châm điện Khi cuộn hút (K) chưa cấp điện: Lò xo (5) đẩy lõi thép động (2) tách xa lõi thép tĩnh (1) Các tiếp điểm (K 1) tiếp điểm phụ (K2) trạng thái mở, K3 trạng thái đóng Khi cuộn hút (K) cấp điện ( dịng điện chiều xoay chiều): Dòng điện sinh từ thơng móc vịng qua hai lõi thép khép Bài giảng Điện Kỹ Thuật 44 kín mạch từ Chiều trị số từ thông biến thiên theo chiều trị số dịng điện sinh Xét thời điểm định, từ thông qua bề mặt hai lõi thép tạo thành hai bề mặt hai cực N - S trái dấu (vào nam, bắc) Kết lõi thép động (2) bị hút phía lõi thép tĩnh (1) Lực hút thắng lực đẩy lò xo (5), giá đỡ (3) xuống làm cho tiếp điểm (K 1) tiếp điểm phụ (K2) đóng, K3 mở Khi cuộn hút (K) bị cắt điện: Lò xo (5) đẩy phần động vị trí ban đầu Thơng qua việc đóng cắt dịng điện điều khiển vào cuộn hút cơng tắc tơ (dịng điện thường nhỏ) mà ta đóng cắt hàng loạt tiếp điểm chịu dòng điện lớn mạch động lực Tức ta dùng cơng tắc tơ để đóng cắt phụ tải thay cho cầu dao áp tơ mát việc đóng cắt nhẹ nhàng, đơn giản, an tồn, điều khiển từ xa, có khả tự động hóa cao Đó ưu điểm bật cơng tắc tơ Vì vậy, sử dụng rông rãi thực tế Thông số kỹ thuật - Điện áp định mức công tắc tơ: Được ghi nhãn hiệu điện áp cách điện an tồn phận cơng tắc tơ Điện áp không chọn nhỏ điện áp lưới điện ( ví dụ Uđm ≥ 380 V) - Điện áp định mức cuộn hút công tắc tơ: Là điện áp đặt vào cuộn hút công tắc tơ, phải phù hợp với điện áp mạch điều khiển (có thể 220V 380V) - Dịng điện định mức cơng tắc tơ: Là dòng điện định mức cho phép qua tiếp điểm cơng tắc tơ Khi chọn, dịng điện phải lớn dịng điện tính toán phụ tải - Số lượng cặp tiếp điểm chính, phụ tùy thuộc vào phụ tải liên động công tắc tơ với thiết bị khác Trong thực tế, người ta thường lắp kèm công tắc tơ với rơ le nhiệt (gọi khởi động từ) kết hợp với rơ le thời gian để điều khiển, bảo vệ khống chế động điện IV Khởi động từ Công dụng Bài giảng Điện Kỹ Thuật 45 Khởi động từ loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng, cắt, đổi chiều bảo vệ tải động điện khơng đồng pha rơto lồng sóc Khởi động từ bao gồm: Khởi động từ đơn dùng để đóng cắt bảo vệ tải cho động gồm có contactor rơle nhiệt Khởi động từ đơn kép gồm có contactor rơle nhiệtdùng để đóng cắt, đổi chiều bảo vệ tải cho động điện Các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu - Tiếp điểm khởi động từ phải chịu độ mài mòn, va đập - Khả đóng, cắt cao - Thao tác đóng, cắt dứt khốt - Cơng suất tiêu thụ cuộn hút khởi động từ nhỏ - Bảo vệ tin cậy động điện khỏi bị tải lâu dài - Chịu dòng khởi động động lớn từ (5÷7) dịng định mức Ngun lý làm việc khởi động từ 1- Khởi động từ đơn Dùng để điều khiển, vận hành từ xa động điện không đồng xoay chiều pha quay theo chiều định * Yêu cầu thiết bị điều khiển: Contactor; Nút ấn đơn (1nút mở, nút dừng), Cầu chì bảo vệ * Tác dụng thiết bị + CC: Cầu chì pha bảo vệ ngắn mạch + K: Cuộn dây contacto + Các tiếp điểm rơ le RN1, RN2: bảo vệ tải + Nút ấn Nc: Nút dừng + Nút ấn Nđ: Nút mở + NOthường mở K: Tiếp contacto + chiều Động điện xoay pha Đ: ba Bài giảng Điện Kỹ Thuật điểm 46 * Nguyên lý làm việc Khi mở máy: Đóng cầu dao, cấp nguồn cho tồn mạch Ấn nút Nđ, lúc cuộn dây công tắc tơ K khởi động từ có điện ( điện áp dây pha AC) hút tất tiếp điểm thường mở NO-K, điện vào động động quay theo chiều cố định Đồng thời tiếp điểm phụ thường mở NO-K mắc song song nút ấn thường mở Nđ trì cấp điện cho cuộn dây K, động làm việc bình thường thả tay Muốn dừng động cơ, ta ấn nút cắt Nc (nút dừng) cuộn dây công tắc tơ K điện, nhả tất tiếp điểm thường mở NO-K, động điện dừng lại Khi có cố tải động cơ, Rơ le nhiệt (RN1 RN2) tác động, làm ngắt mạch tiếp điểm rơle nhiệt mở ra, không cấp điện cho cuộn dây K contactor Tiếp điểm thường mở NO-K mạch động lực mở cắt điện vào động cơ, động ngừng quay Khởi động từ kép Dùng để điều khiển, vận hành từ xa đảo chiều quay động điện không đồng xoay chiều pha a Mạch khởi động từ kép dùng nút bấm đơn * Yêu cầu thiết bị: 01 cầu dao pha, nút dừng đơn(D), nút bấm đơn (M1); (M2), 02 Công tắc tơ: KT, KN, 01 Rơ le nhiệt RN, cầu chì bảo vệ, 01 Động ba pha * Tác dụng thiết bị: Nút ấn (D) (1-3): dừng máy; M1: Khởi động thuận, M2: Khởi động ngược, KT(3-5) trì cấp điện cho cuộn dây KT (7-2) KN(5-7) liên động điện bảo vệ không cho cuộn KT cấp điện cuộn dây contactor KN làm việc KN (3-9) trì cấp điện cho KN(11-2) KT KN mạch động lực cấp điện đảo chiều quay cho động điện Bài giảng Điện Kỹ Thuật 47 * Nguyên lý làm việc - Muốn động quay thuận, ta nhấn nút M1, cuộn dây công tắc tơ (CTT) KT có điện đóng tiếp điểm KT mạch động lực để động quay phải ( thứ tự A-B-C), đồng thời tự trì tiếp điểm KT(3-5) song song với M1 - Muốn động quay ngược, ta ấn nút dừng D(1-3), động nhanh chóng dừng lại Sau ấn nút M2 KN (11-2) có điện đóng tiếp điểm KN mạch động lực để động quay theo chiều ngược lại ban đầu (thứ tự A-C-B) tức quay ngược, tự trì nhờ tiếp điểm KN(3-9) mắc song song nút ấn M2 - Muốn dừng ấn nút dừng D, cuộn dây KN điện nhả tiếp điểm thường mở KN mạch động lực điều khiển Động điện ngừng quay Trong sơ đồ ta thấy có tiếp điểm thường đóng KN (5-7) mắc nối tiếp với cuộn dây KT tiếp điểm thường đóng KT(9-11) mắc nối tiếp với cuộn dây KN, mục đích để tránh ngắn mạch hai pha, đảo chiều tiếp điểm KĐT bị hàn dính lý 220/380V O CD CC1 CC2 KN KT D KT M1 RN1 KN KT RN M2 KN 11 KT KN Ð RN2 Overload b Mạch khởi động từ kép dùng nút bấm kép Bài giảng Điện Kỹ Thuật 48 * Yêu cầu thiết bị: cầu dao ba pha, nút dừng đơn(D), nút bấm kép(M1); (M2), Công tắc tơ: KT, KN, Rơ le nhiệt RN, cầu chì bảo vệ, Động ba pha * Tác dụng thiết bị: Nút ấn (D) (1-3): dừng máy; M1: Khởi động thuận, M2: Khởi động ngược, KT(3-5) trì cấp điện cho cuộn dây KT (9-2) KN(7-9) liên động điện bảo vệ không cho cuộn KT cấp điện cuộn dây contactor KN làm việc KN (3-11) trì cấp điện cho KN(15-2) KT KN mạch động lực cấp điện đảo chiều quay cho ~ 220/380V CD O CC1 CC2 KN KT D M1 D1 KT RN1 KN KT RN M2 11 KN D2 13 15 KT KN Ð RN2 Overload động điện * Nguyên lý làm việc Ở ta dùng khởi động từ đơn để thực việc đảo chiều quay hai pha điện vào động Ngồi cịn dùng nút ấn liên động để đóng cắt thao tác dù nhầm khơng bị ảnh hưởng - Muốn động quay phải, ta nhấn nút M1, cuộn dây công tắc tơ (CTT) KT có điện đóng tiếp điểm KT mạch động lực để động quay phải ( thứ tự A-B-C), đồng thời tự trì tiếp điểm KT(3-5) song song với M1 - Muốn động quay trái, ta ấn nút M2 Vì có liên động khí M2 D1 nhánh cuộn dây công tắc tơ KT mà ấn nút M2 để đóng mạch cho cuộn dây KN đồng thời hở mạch cuộn dây KT, động nhanh chóng Bài giảng Điện Kỹ Thuật 49 dừng lại quay theo chiều ngược lại ban đầu (thứ tự A-C-B) tức quay trái, tự trì nhờ tiếp điểm KN(3-11) mắc song song nút ấn M2 - Muốn dừng ấn nút dừng D, cuộn dây KN điện nhả tiếp điểm thường mở KN mạch động lực điều khiển Động điện, ngừng quay Trong sơ đồ ta thấy có tiếp điểm thường đóng KN (7-9) mắc nối tiếp với cuộn dây KT tiếp điểm thường đóng KT(13-15) mắc nối tiếp với cuộn dây KN, mục đích để tránh ngắn mạch hai pha, đảo chiều tiếp điểm KĐT bị hàn dính lý Cách lựa chọn Để thuận tiện cho việc lựa chọn khởi động từ, nhà sản xuất khơng cho dịng điện định mức khởi động từ mà cịn cho cơng suất động điện (mà khởi động từ phục vụ được) ứng với điện áp khác V Rơ le điều khiển bảo vệ I Khái niệm chung rơ le Công dụng Rơ le loại khí cụ điện đóng cắt tự động lượng vào biến đổi cách liên tục đạt giá trị xác định đaị lượng đầu biến đổi cách nhảy bậc để thực tự động hố q trình sản xuất thiết bị điều khiển cần phải thiết bị tự động, người ta gọi thiết bị rơle Rơ le khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ điều khiển làm việc mạch điện Phân loại a Phân loại theo nguyên lý làm việc + Rơ le điện từ + Rơ le nhiệt + Rơ le kiểm tra tốc độ + Rơ le điện động + Rơ le điện tử bán dẫn , vi mạch + Rơ le cảm ứng + Rơle thời gian b Phân loại theo đặc tính tham số vào + Rơ le dòng điện + Rơ le tổng trở + Rơ le điện áp + Rơ le tần số + Rơ le cơng suất c Phân loại theo dịng điện Rơ le dòng điện chiều rơ le dòng điện xoay chiều d Phân loại theo giá trị chiều đại lượng vào rơ le Bài giảng Điện Kỹ Thuật 50 + Rơ le cực đại + Rơ le cực tiểu + Rơ le cực đại- cực tiểu + Rơ le sai lệch + Rơ le hướng vv II Rơ le nhiệt Công dụng Rơle nhiệt là một loại thiết bị điện dùng để bảo vệ động và mạch điện khỏi bị quá tải, thường dùng kèm với khởi động từ, công tắc tơ Dùng ở điện áp xoay chiều đến 500 V, tần số 50Hz, loại mới Iđm đến 150A điện áp một chiều tới 440V Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì có quán tính nhiệt lớn phải cần thời gian để phát nóng Thời gian làm việc từ khoảng vài giây [s] đến vài phút, nên không dùng để bảo vệ ngắn mạch được Muốn bảo vệ ngắn mạch thường dùng kèm cầu chảy Phân loại + Theo kết cấu: Rơ le nhiệt kiểu hở kiểu kín + Theo phương pháp đốt nóng: Rơ le nhiệt có phân tử đốt nóng trực tiếp, gián tiếp hỗn hợp + Theo yêu cầu sử dụng: Rơ le nhiệt cực, 2cực Cấu tạo 1- Phần tử đốt nóng 2- Thanh lưỡng kim 3- Địn xoay 4- Tiếp điểm thường đóng 5- Nút phục hồi 6- Lò xo 7- Thanh kéo cách điện a, b, Nguyên lý làm việc Nguyên lý chung rơ le nhiệt dựa sở tác dụng nhiệt dòng điện Nguyên lý tác dụng loại rơ le dựa khác hệ số giãn nở dài hai kim loại bị đốt nóng Do phần tử rơ le phiến kim Bài giảng Điện Kỹ Thuật 51 loại kép (bi mê tan) cấu tạo từ hai kim loại Bình thường lưỡng kim loại hai trạng thái hình 10.21a, tiếp điểm thường đóng đóng, đối tượng bảo vệ làm việc bình thường đối tượng cần bảo vệ bị tải nhỏ lâu dài, phần tử đốt nóng bị cong lên toả nhiệt xung quanh Thanh lưỡng kim bị nóng cong lên trên, rời khỏi đầu đòn xoay Lò xo kéo đòn xoay quay ngược chiều kim đồng hồ, đầu đòn xoay quay sang phải kéo kéo cách điện 7, tiếp điểm thường đóng mở cắt điện mạch điều khiển đối tượng bảo vệ nên tiếp điểm không tự động đóng lại Muốn rơ le hồn tồn trở trạng thái ban đầu phải ấn nút phục hồi Khi cố tải giải quyết, lưỡng kim nguội cong xuống tỳ vào đầu địn xoay hình b Cách tính chọn Trong thực tế cách lựa chọn phù hợp dòng điện định mức rơ le nhiệt dòng điện định mức động điện cần bảo vệ rơ le tác động giá trị Itđ=(1,241,3) Iđm Bài giảng Điện Kỹ Thuật 52 ... xây dựng Bài giảng Điện Kỹ Thuật 15 I Mạch điện xoay chiều trở Quan hệ dòng điện, điện áp Khi đặt vào hai đầu điện trở R điện áp u làm xuất dòng điện xoay chiều i chạy qua điện trở Điện áp xoay... để giải toán mạch điện phức tạp Bài tập áp dụng: Cho mạch điện hình 1.17a có: E1 = 100V, E3 = 80V, R1 = 2Ω, R2 = 5Ω, R3 = 6Ω Tính dòng điện I1, I2, I3 ? Bài giảng Điện Kỹ Thuật Bài giải: Bước 1:... cong trị số thức thời, việc biều diễn Bài giảng Điện Kỹ Thuật 14 không thuận tiện cần so sánh thực phép tính cộng, trừ dòng điện, điện áp - Trong kỹ thuật điện thường hay biểu diễn đại lượng hình