bài tập lớn tìm hiểu về khí cụ điện và thiết bị đóng cắt

- Tiếp xúc điện là phần rất quan trọng của khí cụ điện, trong quá tr nh đóng cắt mạch ìđiện, chỗ tiếp xúc của tiếp điểm đóng cắt bị phát nóng cao, bị mài mòn do va đập và ma sát, đặc biệ

TRƯỜ NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ạ Ọ Ộ

Bài t p l ậ ớn

Tìm hiể u v í c ề kh ụ điện và thi ết bị đ óng c t ắ

Ngành Kỹ thuật điện

Giảng viên hướng dẫn: Ths Đặng Chí Dũng

MỤC LỤC

Bài mở đầu: Khái niệm

Khái niệm về khí cụ điện

Bài 2: Khí cụ điện bảo vệ

1 Nam châm điện

2 Rơ le điện từ

3 Rơ le nhiệt

4 Cầu chì

5 Thiết bị chống rò

6 Biến áp đo lường

Bài 3: Khí cụ điện điều khiển

1 Công tắc tơ

2 Khởi động từ

3 Rơ le trung gian và rơ le tốc độ

4 Rơ le thời gian

5 Bộ khống chế

2 Sự phát nóng của khí cụ điện

Dòng điện chạy trong vật dẫn làm khí cụ nóng lên, nếu nhiệt độ vượt quá giá trị cho phép, khí cụ điện sẽ cháy hỏng, vật liệu cách điện bị già hoá và độ bền cơ khí của kim loại giảm đi nhanh chóng Do đó dũng điện làm việc của khí cụ điện phải nằm trong phạm vi cho phép

Nhiệt độ cho phép của các bộ phận trong khí cụ điện căn cứ theo bảng sau:

Vật liệu dẫn điện có bọc cách điện:

- Cách điện cấp Y (Gồm vải sợi, tơ, lụa không tẩm cách

điện)

- Cách điện cấp A (Gồm vải sợi, tơ, lụa, có tẩm cách điện)

- Cách điện cấp E (Bọc lớp hợp chất tổng hợp và một số vật

liệu khác có thể làm việc ổn định ở t0 này)

- Cách điện cấp B (Vật liệu trên cơ sở mica, amian, sợi thuỷ

tinh có thấm tẩm để chịu t0tương ứng)

- Cách điện cấp F (Vật liệu trên cơ sở mica, amian, sợi thuỷ

tinh có thấm tẩm tốt hơn để chịu t cao hơn cấp B)0

- Cách điện cấp H (Vật liệu trên cơ sở mica, amian, sợi thuỷ

Chú ý: Tuỳ theo chế độ làm việc mà khí cụ điện phát nóng khác nhau Có 3 chế

độ làm việc:

+ Chế độ làm việc dài hạn:

+ Chế độ làm việc ngắn hạn:

Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ điện là chế độ khi đóng điện nhiệt độ của

nó không đạt tới nhiệt độ ổn định Sau khi phát nóng ngắn hạn khí cụ được ngắt nhiệt

độ của nó giảm xuống tới mức không so sánh được với môi trường xung quanh

+ Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại:

+ Sự phát nóng do tổn hao nhiệt quyết định Đối với khí cụ điện một chiều đó là tổn hao đồng, đối với khí cụ điện xoay chiều đó là tổn hao đồng và sắt Ngoài ra còn

có tổn hao phụ, nguồn phát nóng chính ở kh cụ là dây dẫn í có dòng điện chạy qua, lõi thép có từ th ng biến thiên theo thời gian Cầu ch , chống sét và một số kh cụ khácô ì í có thể phát nóng do hồ quang

3 Tiếp xúc điện

a Kháí niệm

- Tiếp xúc điện là chỗ tiếp xúc của hai hay nhiều vật dẫn, để truyền dẫn d ng điện đi từ òvật này sang vật khác Bề mặt tiếp xúc giữa các vật dẫn được gọi là bề mặt tiếp xúc điện

- Tiếp xúc điện là phần rất quan trọng của khí cụ điện, trong quá tr nh đóng cắt mạch ìđiện, chỗ tiếp xúc của tiếp điểm đóng cắt bị phát nóng cao, bị mài mòn do va đập và

ma sát, đặc biệt là sự huỷ hoại của hồ quang điện

b Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với tiếp xúc điện:

ãn c yTiếp xúc điện phải thoả m ác êu cầu sau:

+Tiếp xúc phải đảm bảo chắc chắn

+ Độ bền cơ khí cao

+ Không phát nóng quá giá trị cho phép đối với d ng điện định mức.ò

+ Ổn định nhiệt và lực điện động khi có d ng ngắn mạch đi qua trong thời gian òquy định

+ Chịu được tác dụng của môi trường xung quanh, ở nhiệt độ cao ít bị ô xi hoá

c Phân loại

* Theo tính chất tiếp xúc:

+Tiếp xúc cố định: Hai vật dẫn được ép chặt với nhau nhờ bu lông và đinh tán

Ví dụ như tiếp xúc của kẹp nối dây, tiếp xúc giữa dây dẫn với cốt bắt d y ở sứ âxuyên

+ Tiếp xúc đóng mở: Đó là tiếp xúc giữa tiếp điểm động và tĩnh của các loại khí

cụ điện đóng cắt mạch điện

Ví dụ như: Tiếp xúc của tiếp điểm cầu dao, công tắc, aptomat, máy cắt + Tiếp xúc trượt: là tiếp xúc của vật này trượt tương đối trên bề mặt của vật thể khác (chổi than trượt trên vành góp)

* Theo tính chất bề mặt tiếp xúc:

+ Tiếp xúc điểm: là tiếp xúc giữa hai mặt cầu, giữa mặt cầu mặt phẳng, h- ình nón- mặt phẳng

+ Tiếp xúc đường: là tiếp xúc giữa h nh trụì - Mặt phẳng

+ Tiếp xúc mặt: là tiếp x c giữa mặt phẳng với mặt phẳng.ú

d Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc:

KL: Vậy muốn giảm R có thể tăng lực F, tăng số điểm tiếp xúc, chọn vật dẫn có tx

điện trở suất bé và hệ số truyền nhiệt lớn, tăng diện tích truyền nhiệt và chọn tiếp điểm

có dạng toả nhiệt dễ nhất

e Sự làm việc của tiếp điểm khi ngắn mạch:

- Tiếp điểm đang ở vị trí đóng bị ngắn mạch: tiếp điểm sẽ bị hàn dính và nóng chảy Lực ép lên tiếp điểm càng lớn thì dòng điện để làm tiếp điểm nóng chảy và hàn dính càng lớn

- Tiếp điểm đang trong quá trình đóng bị ngắn mạch: Khi đó sẽ sinh lực điện động kéo rời tiếp điểm ra xa song do chấn dộng nên dễ sinh hiện tượng hàn dính do diện tích tiếp xúc nhỏ

- Tiếp điểm trong quá trình mở bị ngắn mạch: Khi đó sẽ sinh hồ quang làm nóng chảy tiếp điểm và mài mòn mặt tiếp xúc

Để tránh hiện tượng trên thì các vật liệu được dùng để làm tiếp điểm phải thoả mãn các điều kiện sau:

+ Có độ bền cơ khí cao

+ Dẫn điện và truyền nhiệt tốt

+ Chống ăn mòn và mài mòn cao

+ Nhiệt độ bốc hơi và nóng chảy cao

+ Rẻ và dễ gia công cơ khí

1.4 Hồ quang và các phương pháp dập tắt hồ quang

để tránh xảy ra hư hỏng cho thiết bị điện

b Quá trình phát sinh và dập tắt hồ quang

* Quá trình phát sinh hồ quang :

- TH1: Khi dòng điện nhỏ

Ban đầu khoảng cách giữa tiếp điểm nhỏ, điện áp đặt vào có 1 trị số xác định, vì vậy trong khoảng không gian này sẽ sinh ra điện trường có cường độ rất lớn (khoảng 3.107) có thể làm bật các điện tử từ catốt gọi là phát xạ tự động điện tử Số điện tử càng nhiều khi chuyển động dưới tác dụng của điện trường làm ion hoá không khí sinh

ra hồ quang điện

- TH2: Khi dòng điện lớn

Mở tiếp điểm, mật độ dòng điện lớn tăng tới hàng chục nghìn A/cm2, phát nóng cục bộ các đầu kim loại tạo thành các giọt kim loại khi tiếp điểm càng xa thì giọt kim loại được kéo căng tạo thành cầu chất lỏng nối 2 tiếp điểm Nhiệt độ cầu chất lỏng tiếp tục tăng Lúc đó cầu chất lỏng bốc hơi trong không gian giữa 2 tiếp điểm xuất hiện

hồ quang điện

- Nhận xét

+ Hồ quang điện là hiện tượng phóng điện tự duy trì trong chất khí

+ Giữa các điện cực có dòng điện tử và Iôn hoá gọi là Flasma Có điện dẫn cao.+ Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng hồ quang là do hơi kim loại cộng với nhiệt

độ cao

* Tác hại của hồ quang điện:

Ngoài lợi ích hồ quang điện dùng để cắt kim loại, l m nóng chảy kim loại, hàn àđiện thì tác hại hồ quang điện gây ra cho thiết bị điện cũng không nhỏ

- Hồ quang điện phát sinh nhiệt cao vì vậy sau một số lần đóng cắt mạch điện thì bề mặt tiếp xúc của các tiếp điểm trong thiết bị điện đóng cắt điện thường bị cháy, bị rỗ,

làm tăng Rtx của tiếp điểm

- Nếu để xảy ra hồ quang điện phóng chập chờn sẽ gây ra hiện tượng quá điện áp nội

bộ làm hỏng cách điện của thiết bị điện hoặc cách điện của đường dây tải điện

- Nếu thiết bị đóng cắt điện hỏng bộ phận dập hồ quang hoặc do thao tác đóng cắt sai quy trình, quy phạm thì hồ quang điện có thể phát sinh đan chéo giữa các pha gây ra ngắn mạch nhiều pha

- Hồ quang điện làm kéo dài thời gian đóng cắt điện, vì hồ quang dẫn điện, chỉ đến khi

hồ quang tắt hẳn thì mạch điện mới được cắt hoàn toàn

- Hồ quang điện gây ra cháy nổ nếu nó phát sinh ở những nơi có vật liệu dễ cháy nổ.

- Hồ quang điện có thể gây ra bỏng hoặc tử vong cho người

* Các phương pháp dập tắt hồ quang điện

- Phương pháp tăng nhanh khoảng cách:

Hồ quang bị kéo dμi thì điện áp duy trì cần phải cao Nếu điện áp giữa 2 đầu tiếp xúc nhỏ hơn điện áp duy trì thì hồ quang sẽ bị dập tắt Do đó khi thao tác đóng cắt mạch điện, phải thực hiện nhanh vμ dứt khoát E = U/d nếu tăng nhanh khoảng cách d thì E giảm nhanh khi E < Ei thì hồ quang bị dập tắt

- Phương pháp chia nhỏ hồ quang:

Đặt giữa 2 đầu tiếp xúc động v tĩnh một à

buồng dập hồ quang trong buồng có tấm

kim loại chịu nhiệt đặt song song với nhau

tạo thμnh cách tử chia nhỏ hồ quang như

hình vẽ:

- Phương pháp thổi hồ quang:

+ Dùng khí lạnh có áp suất cao để thổi hồ

quang

+ Dùng khí sản sinh ra khi cho hồ quang

tiếp xúc với chất rắn (gỗ phíp, thuỷ tinh

hữu cơ, …) hoặc cho hồ quang tiếp xúc

với chất lỏng như dầu máy biến áp Dưới

tác dụng của nhiệt độ hồ quang chất này

sinh ra chất khí có áp suất cao và có chứa

hiđro thổi tắt hồ quang Các chất khí này

có thể thổi ngang hoặc thổi dọc hồ quang

- Phương pháp đẩy hồ quang:

Cho hồ quang chuyển động trong lòng

cuộn dây, dưới tác dụng của dòng điện hồ

quang với từ trường tạo nên lực điện từ

Trong hệ thống gồm vài vật dẫn mang dòng điện, bất kỳ một vật dẫn nào trong chúng cũng có thể được coi là đặt trong từ trường tạo nên bởi các dòng điện chạy trong các vật dẫn khác Do đó giữa các vật dẫn mang dòng điện, luôn luôn có từ thông tổng tương hỗ móc vòng, kết quả luôn luôn có các lực cơ học (được gọi là lực điện động) Tương tự như vậy cũng có các lực điện động sinh ra giữa vật mang dòng điện và khối sắt từ

- Chiều của lực điện động được xác định bằng quy tắc bàn tay trái hoặc bằng nguyên tắc chung như sau: “Lực tác dụng lên vật dẫn mang dòng điện có xu hướng làm biến đổi hình dáng mạch vòng dòng điện sao cho từ thông móc vòng qua nó tăng lên”

a Phương pháp tính lực điện động dựa trên định luật tác dụng tương hỗ giữa dây dẫn mang dòng điện và từ trường

+ Một dây dẫn thẳng, dài l, mang dòng điện i, đặt trong từ trường có cảm ứng từ

B, chịu tác dụng của một lực cơ học có giá trị tính bằng công thức sau:

F = i l B sin (N) (1)

trong dây

ở đây là góc giữa chiều của vectơ cảm ứng từ và chiều của dòng điện chạy

dẫn

+ Một hệ thống dây dẫn gồm hai dây dẫn 1 và 2 đặt tuỳ ý, có các dòng điện i1

và i 2chạy qua Trong trường hợp này dây dẫn điện 1 mang dòng điện i1được coi là đặt trong từ trường tạo bởi dòng điện i chạy trong dây dẫn 2(Ngược lại cũng vây) khi đó 2

lực điện động tác dụng giữa hai dây dẫn mang dòng điện i1 và i2được tính theo công thức sau:

F = C.i i 1 2

4

0 (2)Trong đó: 0 – Là mật độ từ thẩm của ko khí 0 = 4 10 -7H/m

C – Hằng số, phụ thuộc kích thước hình học của hai dây dẫn, còn gọi là hệ

1.1 Cấu tạo

1.2 Nguyên lý làm việc

1.3 Phân loại

- Theo kết cấu,người ta chia cầu dao làm loại: 1 cực, 2 cực, 3 cực hoặc 4 cực

- Cầu dao có tay nắm ở giữa hay tay nắm ở bên Ngoài ra còn có cầu dao một ngả

và cầu dao hai ngả được dùng để đảo nguồn cung cấp cho mạch và đảo chiều quay động cơ điện

- Theo điện áp định mức: 250V, 500V

- Theo dòng điện định mức loại: 10,15, 25, 30, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 600,1000A

- Theo vật liệu cách điện: loại đế sứ, đế nhựa, bakêlit, đế đá

- Theo điều kiện bảo vệ: Có loại không có hộp, loại có hộp che chắn( nắp nhựa, nắp gang, nắp sắt v v….)

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

Kí hiệu:

+ Cầu dao 2 ngả 2 nguồn vào:

- Đối với loại tự động, dòng sản phẩm thường được phân ra nhiều loại cụ thể khác như MCCB, MCB, RCBO, RCCB, Mỗi loại sở hữu công dụng đặc trưng theo chức năng của nó nên chúng cũng được ứng dụng cho nhiều môi trường cụ thể

Ví dụ như:

1 MCB loại B thường thích hợp dùng cho hệ thống chiếu sáng cho gia đình, văn phòng làm việc nhỏ, chung cư, MCB loại C lại lý tưởng cho môi trường công nghiệp và các khu vực có dòng cảm điện cao Trong khi, loại D lại phù hợp hơn với các motor công suất lớn, máy hàn, máy biến áp, các trạm tích điện UPS…

2 MCCB thì có thể được sử dụng để bảo vệ tụ điện, máy phát điện, chủ yếu dùng nhiều trong hệ thống điện thương mại hoặc công nghiệp

3 Còn với RCBO, bên cạnh có thể tự động ngắt mạch điện khi bị quá tải thì nó còn có thể giúp ngăn ngừa các sự cố cháy nổ do rò rỉ điện nên RCBO được ứng dụng rộng rãi trong các công trình quy mô lớn như khu công nghiệp, công ty, văn phòng,

4 RCCB thường được lắp đặt để bảo vệ chống giật cho từng tầng của các tòa nhà dân dụng như trường học, siêu thị, bệnh viện, chung cư, khách sạn, hoặc bảo

vệ cho toàn bộ hệ thống điện

2 Các loại công tắc và nút điều khiển

2.1 Công tắc

a Định nghĩa

Công tắc là một loại khí cụ điện đóng ngắt dòng điện bằng tay kiểu hộp dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất bé, có điện áp một chiều đến 440V và điện áp xoay chiều đến 500V

Phần chính là các tiếp điểm tĩnh 3 gắn trên các vành nhựa bakelit cách điện 2 có đầu vặn vít chìa ra khỏi hộp Các tiếp điểm động 4 gắn trên cùng trục và cách điện với trục, nằm trong các mặt phẳng khác nhau tương ứng với các vành 2 Khi quay trục đến

vị trí thích hợp, sẽ có một số tiếp điểm động nhờ cơ cấu cơ khí có núm vặn 5 Ngoài ra còn có lò xo phản kháng đặt trong vỏ 1 để tạo nên sức bật nhanh làm hồ quang được dập tắt nhanh chóng

2.3 Công tắc vạn năng

Gồm các đoạn riêng rẽ cách điện với nhau và lắp trên cùng một trục có tiết diện vuông Các tiếp điểm 1 và 2 sẽ đóng và mở nhờ xoay vành cách điện 3 lồng trên trục 4 khi ta vặn công tắc

Tay gạt công tắc vạn năng có thể có một số vị trí chuyển đổi, trong đó các tiếp điểm của các đoạn sẽ đóng hoặc ngắt theo yêu cầu

Công tắc vạn năng được chế tạo theo kiểu tay gạt có các vị trí cố định hoặc có

lò xo phản hồi về vị trí ban đầu

Hình dạng chung Mặt cắt ngang

2.4 Công tắc hành trình

+ Công tắc hành trình là loại khí cụ điện dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch điện điều khiển trong truyền động điện tự động theo tín hiệu “Hành trình” ở các cơ cấu chuyển động cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc

+ Tuỳ theo cấu tạo công tắc hành trình có thể chia thành:

- CTHT kiểu nút ấn: công tắc này thường lắp ở điểm cuối của hành trình và nó phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của cơ cấu điều khiển

- CTHT kiểu đòn: khi cần có tác động chuyển đổi chắc chắn trong điều kiện hành trình dài người ta dùng công tắc hành trình này tốc độ đóng ngắt của tiếp điểm rất lớn, không phụ thuộc vào tốc độ của con lăn Công tắc này có thể ngắt dòng điện một chiều 6A, U = 220

- CTHT kiểu quay: Loại này dùng cho trường hợp máy thực hiện chuyển đổi quay

Hình dạng chung của công tắc cuối hành trình cỡ nhỏ được trình bày như hình

vẽ dưới tác dụng của cần gạt 1 Nằm trên bộ phận cơ khí dịch chuyển, cần bẩy 2 có con

lăn của công tắc sẽ bị đẩy xuống, làm xoay giá đỡ tiếp điểm 3, do đó làm mở các tiếp điểm 4, kết quả làm ngắn mạch điều khiển truyền động điện

2.5 Nút điều khiển

a Định nghĩa

Là loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu để khởi động, dừng và đảo chiều quay của động cơ điện bằng cách đóng ngắt các cuộn hút của CTT, KĐT Với cấp điện áp 440V một chiều và 500V xoay chiều

- Theo yêu cầu điều khiển:

+ Loại không có đèn báo

d Các thông số kỹ thuật của nút ấn

3 Dao cách ly

3.1 Cấu tạo

Cấu tạo của dao cách ly nói chung bao gồm các thành phần chính sau:

+ Bệ đỡ bằng kim loại để cố định dao cách ly trên cột và sứ cách điện để cách ly phần dẫn điện với cột

+ Đầu nối để bắt dây

+ Các tiếp điểm và dao dẫn thực hiện chức năng đóng cắt

Các loại dao cách ly được phân loại n

+ Theo hướng di chuyển: DCL di chuyển theo phương ngang và DCL di chuyển theo phương đứng

+ Theo công cụ thao tác đóng cắt: loại đóng cắt bằng sào cách điện và loại đóng cắt bằng hệ thống liên động

+ Theo cấu tạo: DCL không có bộ dập hồ quang và loại có bộ phận dập hồ quang + Theo số pha: DCL 1 pha và DCL 3 pha

Các điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly

3.4 Phạm vi ứng dụng của cầu dao cách ly

-Cầu dao cách ly được dùng trong mạng điện cao áp, siêu cao áp trong các trường hợp sau:

+Đóng và cắt điểm trung tính của các máy biến áp, kháng điện;

+Đóng và cắt các cuộn dập hồ quang khi trong lưới điện không có hiện tượng chạm đất;

+Đóng và cắt chuyển đổi thanh cái khi máy cắt hoặc dao cách ly liên lạc thanh cái

đã đó ng;

+Đóng và cắt không tải thanh cái hoặc đoạn thanh dẫn;

+Đóng và cắt dao cách ly nối tắt thiết bị;

+Đóng và cắt không tải máy biến điện áp, máy biến dòng điện;

+Các trường hợp ng và cắt không tải các máy biến áp lực, các đó đường dây trên không, các đường cáp phải được đơn vị quản lý vận hành thiết bị cho phép tùy theo từng loại dao cách ly

+Các bộ truyền động cơ khí hoặc tự động của các dao cách ly dùng đ đóng cắt ể dòng điện từ hóa, dòng điện nạp, dòng điện phụ tải, dòng điện cân bằng cần phải đảm bảo hành trình nhanh chóng và thao tác dứt khoát

4 Máy cắt điện

* Công dụng

Máy cắt điện là một thiết bị quan trọng trong lưới điện cao áp Nó được dùng để đóng cắt mạch điện khi có tải cũng như khi có sự cố Nó kết hợp với bảo vệ rơ le để cắt tự động khi có sự cố

4.1 Cấu tạo máy cắt dầu

Đây là loại máy cắt dùng dầu làm môi trường dập hồ quang Hồ quang sinh ra giữa hai tiếp điểm cháy trong dầu biến áp, dưới tác dụng của năng lượng do hồ quang sinh ra, dầu bị phân huỷ thành khí và hơi để dập tắt hồ quang Máy cắt dầu được chia làm hai loại: máy cắt ít dầu và máy cắt nhiều dầu

* Cấu tạo máy cắt nhiều dầu

4.2 Nguyên lý hoạt động

+ Để đóng máy cắt ta quay tay quay ở bộ phận truyền động số 5, nhờ trục truyền động của cơ cấu truyền động số 5 thanh truyền động số 6 được nâng lên làm tiếp điểm số 2 tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh số 1 thực hiện đóng mạch

+ Khi cắt máy cắt ta quay tay quay ở bộ phận truyền động, nhờ trục truyền động của cơ cấu truyền động số 5 làm thanh truyền động số 6 hạ xuống làm cho tiếp điểm động số 2 tách khỏi tiếp điểm tĩnh số 1 thực hiện cắt mạch

+ Khi thực hiện đóng cắt mạch điện có phát sinh hồ quang điện dầu bị phân li tạo thành một lượng khí có áp lực lớn làm cho dầu bị xáo trộn và có tác dụng làm nguội hồ quang điện, hồ quang điện dễ dàng bị dập tắt

+ Nhược điểm của máy cắt dầu là:

- Hồ quang có thể gây cháy

- Dầu gây ô nhiễm nên phải giữ kín

- Độ bền cách điện của dầu bị giảm do bị các bon hoà bởi hồ quang nên phải định kỳ thay dầu

4.3 Giới thiệu một số máy cắt điện

4.3.1 Máy cắt tự đóng lại (ACR)

a Công dụng

Máy cắt tự đóng lại là th t bị bảo vệ quá dòng hay ngắn mạch rất tin cậy Nó iế

có thể cảm nhận hiện tượng quá dòng điện, tự cắt mạch và sau đó tự đóng lại để nhanh chóng tái lập sự cung cấp điện nếu là sự cố thoáng qua

Nếu có sự cố vĩnh viễn, máy cắt tự động đóng lại sẽ tự động đóng lại sau 2, 3, 4 lần đóng lại theo sự cài đặt ban đầu của người vận hành Máy cắt tự đóng lại có thể đóng cắt bằng tay nhờ sào cách điện.

b Phân loại

Máy cắt tự đóng lại có thể phân thành 2 loại chính:

+ ACR dầu: sử dụng môi trường dầu làm buồng dập hồ quang Năng lượng hồ quang được hạn chế khi giá trị dòng sự cố tăng

+ ACR chân không: Sử dụng môi trường chân không làm môi trường dập hồ quang ở mức năng lượng thấp, kéo dài tuổi thọ của tiếp điểm và buồng cắt

5 Áptômát

5.1 Khái quát

* Định nghĩa :

ATM là khí cụ đ ện đóng cắt mạch điện bằng tay và cắt mạch đ ện tự động khi i i

có sự cố ngắn mạch, quá tải, quá áp, sụt áp…

* Đặc điểm:

+ Ưu điểm:

- An toàn hơn cầu chì

- Khi loại trừ được sự cố không mất thời gian thay thế

+ Nhược điểm:

- Giá thành cao

- Cấu tạo phức tạp hơn cầu chì

* Phân loại

- Áptomát bảo vệ quá dòng (ngắn mạch hoặc quá tải)

- Áptomát bảo vệ quá điện áp

- Áptomát bảo vệ kém áp

- Áptomát bảo vệ chống giật (Aptomát vi sai)

- Áptomát bảo vệ vạn năng

5.2 ATM bảo vệ dòng cực đại

- Sơ đồ nguyên lý cấu tạo:

+ Khi mạch đ ện xảy ra sự cố quá tải i hay ngắn mạch thì dòng đ ện chạy qua icuộn đ ện từ 1 lớn, lực hút đ ện từ tăng lên thắng lực lò xo 3 kéo nắp từ 2 xuống làm i inhả cần chốt 4, móc chốt 5 được tự do, tiếp đ ểm động 6 của ATM được mở ra do lực ikéo của lò xo 7, mạch điện bị cắt

5.3 ATM bảo vệ dòng cực tiểu

- Sơ đồ nguyên lý cấu tạo

- Nguy

+ Ở trạng thái bình thường sau khi đóng ATM dòng đ ện làm việc lớn hơn dòng iđiện cắt nên cuộn đ ện từ 1 đủ lực hút để hút nắp từ 2 xuống làm cho tiếp điểm động 4 itiếp xúc với tiếp điểm tĩnh 5,6 mạch ATM được đóng kín, mạch đ ện cần bảo vệ được icấp điện

+ Khi dòng đ ện làm việc giảm nhỏ hơn dòng cắt thì cuộn đ ện từ 1 không đủ từ lực i inên nắp từ 2 bị lò xo 3 kéo ra làm cho tiếp điểm động 4 tách khỏi tiếp điểm tĩnh 5, 6 dòng điện bị cắt

+ Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc

b Điều kiện cho bài học

+ Cầu dao, áp tô mát một pha và ba pha

+ Đồng hồ vạn năng, tuốc nơ vít, clê

+ Khăn lau sạch, chổi lông nhỏ, xăng

c Trình tự thực hiện :

+ Bước 1 : Đọc các thông số kỹ thuật của cầu dao và áp tô mát

+ Bước 2 : Quan sát hình dạng bên ngoài, vỏ của cầu dao và áp tô mát xem còn nguyên vẹn không sau đó tiến hành mở nắp để kiểm tra bên trong

+ Bước 3 : Tiến hành quan sát bên trong, lau sạch bụi, phoi, mạt kim loại bằng chổi lông nhỏ hoặc khăn lau sạch, kiểm tra độ sạch của tiếp điểm và dùng xăng lau sạch tiếp điểm (nếu cần) Kiểm tra sự bắt chặt của các vít và êcu bằng tuốc nơ vít và clê Chú ý sửa chữa các chỗ cong vênh của lưỡi dao Hệ thống tiếp điểm động của cầu dao và ATM phải xê dịch tự do, không sát và vênh

+ Bước 4 : Dùng đồng hồ vạn năng kiểm tra cách điện giữa các bộ phận dẫn điện, không dẫn điện và giữa hệ thống tiếp điểm của cầu dao và áp tô mát : để ĐHVN ở thang đo điện trở, lần lượt đo điện trở giữa các bộ phận dẫn điện với vỏ và giữa các pha với nhau

- Nếu R = 0 → chạm chập

- Nếu R = ∞ → Tốt

+ Bước 5 : Dùng đồng hồ vạn năng kiểm tra tình trạng tiếp xúc của các tiếp điểm : để ĐHVN ở thang đo điện trở, đặt hai que đo của đồng hồ lần lượt vào từng cặp tiếp điểm Đo điện trở của các cặp tiếp điểm trong hai trạng thái :

- Đóng cầu dao (ATM) : R = 0 → Tốt

R = ∞ → Không tiếp xúc (Thực hiện lại bước 3)

- Cắt cầu dao (ATM) : R = ∞ → Tốt

R = 0 → Chạm chập (Kiểm tra, sửa chữa chỗ chạm chập).+ Bước 6 : Lắp lại cầu dao, ATM

CHƯƠNG 2: KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ

1.1 Cấu tạo

+ Trong thực tế thường gặp 2 loại sau:

- Loại có nắp chuyển động (H 1): Gồm có cuộn dây số 1, lõi sắt từ số 2 và nắp - mạch từ số 3

- Loại không có nắp (H - 2) : loại này gồm có cuộn dây số 1 và lõi sắt từ số 2 Đối với loại này, các vật liệu sắt thép bị hút được xem như là nắp

sẽ đổi chiều nhưng cực tính của thân mạch từ và nắp mạch từ vẫn khác nhau vì vậy nắp mạch từ vẫn bị hút về phía thân mạch từ

+ Như vậy khi lõi từ mang cuộn dây có dòng điện, từ trường sẽ làm cho nắp từ bị

từ hoá và trong cuộn dây sẽ sinh lực hút điện từ và hút nắp về phía lõi Khi cắt dòng điện trong cuộn dây thì lực hút điện từ không còn nên nắp từ bị nhả ra

b Phân loại

- Theo tính chất dòng điện:

+ Nam châm điện một chiều

+ Nam châm điện xoay chiều

- Theo hình dáng:

+ Loại hút chập hay hút quay: nắp quay quanh một trục

+ Loại hút thẳng: nắp hút thẳng về phía lõi

+ Loại hút ống hay còn gọi loại pittông

- Theo cách đấu cuộn dây vào nguồn:

+ Cuộn dây nam châm điện mắc song song vào mạch điện áp (gọi là cuộn dây điện áp)

+ Cuộn dây nam châm điện mắc nối tiếp vào mạch dòng điện (gọi là cuộn dây dòng điện)

1.3 Ứng dụng nam châm điện

Nam châm điện là một bộ phận quan trọng của KCĐ, được dùng để biến đổi điện năng ra cơ năng trong KCĐ

Nam châm điện được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong

tự động hoá, rơle, công tắc tơ…

Trong công nghiệp nó được dùng ở cần trục để nâng các tấm thép đặc biệt trong các nhà máy chế tạo cơ khí và luyện kim Trong TĐĐ nó được dùng làm phanh hãm

để hãm các bộ phận chuyển động của cần trục, trục chính của các máy công cụ Ngoài

ra nó còn được dùng trong các bộ ly hợp để truyền chuyển động quay

Trong sinh hoạt hàng ngày, nam châm điện từ được ứng dụng rộng rãi như chuông điện, loa điện…

- Lò xo 4 sinh ra lực kháng thắng lực hút nên nắp sẽ giữ nguyên không chuyển động cho đến lúc dòng điện vượt quá giá trị dòng điện tác động I khi đó dòng điện tđ

đủ lớn nên lực hút điện từ sẽ lớn và thắng lực kháng của lò xo Nắp bắt đầu chuyển động và bị hút thẳng vào các má cực ở phần lõi cố định 1

- Nắp chuyển động nên chiều dài khe hở giảm và do đó lực hút F lại càng tăng nên luôn thắng lực lò xo cho đến lúc nắp bị hút hoàn toàn vào má cực Kết quả là nắp động sẽ đóng tiếp điểm 5 6 và đóng tiếp điểm điều khiển.-

Khi dòng điện trong cuộn dây 3 giảm đến giá trị Itv < Itđ(Itv – dòng điện trở về) lực lò xo sẽ thắng lực hút điện từ, nắp sẽ đưa về vị trí ban đầu mở tiếp điểm và cắt mạch điện điêù khiển

Tỷ số Ktv =

td

tv

II+ Đối với rơ le cực đại: Ktđ < 1

+ Đối với rơ le cực tiểu: Ktđ > 1

Rơ le làm việc càng chính xác khi ktvcàng gần giá trị 1

2.3 Ứng dụng rơ le điện từ

2.3.1 Rơ le dòng điện (RI)

a Khái niệm