bài giảng môn học khí cụ điện, chương 6 pdf

Chương 6: CẦU CHÌ I KHÁI NIỆM VÀ YÊU CẦU 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 Cầu chì có đặc điểm đơn giản, kích thước bé, khả cắt lớn giá thành hạ nên ứng dụng rộng rãi Các tính chất yêu cầu cầu chì: - Cầu chì có đặc tính làm việc ổn định, không tác động có dòng điện mở máy dòng 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 II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 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 dòng 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 : - Có độ bền khí Trang 28/ 103 - 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 Trang 29/ 103 Nguyên lý hoạt động: Đặc tính cầu chì phụ thuộc thời gian chảy đứt với dòng điện chạy qua (đặc tính ampe – giây) Để có tác dụng bảo vệ, đường ampe – giây cầu chì điểm phải thấp đặc tính đối tượng cần bảo vệ + Đối với dòng điện định mức cầu chì : lượng sinh hiệu ứng Joule có dòng điện định mức chạy qua tỏa môi trường không gây nên nóng chảy, cân nhiệt thiết lập giá trị mà không gây già hóa hay phá hỏng phần tử cầu chì + Đối với dòng điện ngắn mạch cầu chì : cân cầu chì bị phá hủy, nhiệt cầu chì tăng cao dẫn đến phá hủy cầu chì Người ta phân thành hai giai đọan xảy phá hủy cầu chí :  Quá trình tiền hồ quang (tBBpBB)  Quá trình sinh hồ quang (tBBaBB) Dòøn g pđ io ûn h e än g đoáùn I Dòøng điệän tieh ồà àn quang I p Dòøng tro n g ä n g đ ie q e Trang 30/ 103 t : thờøi điểåm bắét đầàu BB sựï BB BB BB 0B BB BB BB B uáù cốá trìn tBBBBBBBBpBBBBB hh BBB giai đoạïn quang : thờøi điểåm chấám dứùt I t ti n hồà quang ềà t : thờøi điểåm chấám B dứùt B B B B B B B t B B B B B B B B quáù trình pháùt sinh hồà tt t (tp (ta Thờøi gian tiềàn Thờøi gian sinh hồà hồà Thờøi gian toaq ub o ä g ù øn a n quan trình g Giản đồ thời gian trình phát sinh hồ quang Quá trình tiền hồ quang : giả sử thời điểm tBB0BB phát sinh dòng, khoảng thời gian tBBpBB nóng chảy cầu chì phát sinh hồ quang điện Trang 31/ 103 làm Trang 32/ 103 Khoảng thời gian phụ thuộc vào giá trị dòng điện tạo nên cố cảm biến cầu chì Quá trình phát sinh hồ quang : thời điểm tBBpBB hồ quang sinh thời điểm tBBtBB dập tắt toàn hồ quang Trong suốt trình này, lượng sinh hồ quang làm nóng chảy chất làm đầy môi trường hồ quang sinh ra; điện áp hai đầu cầu chì hồi phục lại, mạch điện ngắt Phân loại, ký hiệu, công dụng: 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 : F FUS E Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 30/ 103 Vỏû hộäp chứùa cầà u chì ( Lọïai pha ) Cầà u chì dạï ng ốá ng Hộäp chứùa cầàu chì ởû vị thếá mởû , (cầàu chì cóù kèøm theo contact đóùng mởû mạïch) PP Hình dạng cầu chì ống, vỏ hộp (Cầu chì SIEMENS) Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 31/ 103 Cầu chì dạng ON Cầu chì dạng OFF Cầu chì vị đạng thay Sơ đồ mô tả cấu tạo bên dạng cầu chì dùng kèm theo contact đóng (ON) mở (OFF) Cấu tạo bên dạng cầu chì dùng kèm theo contact đóng (ON) mở (OFF) Dạng cầu chì hình 3.2 3.3 không thao tác lắp đặt giống Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 32/ 103 Hình dạng đế dùng lắp đặt cầu chì (dạng xoay ) Cầu chì chia thành hai dạng bản, tùy thuộc vào nhiệm vụ : + Cầu chì lọai g : cầu chì dạng có khả ngắt mạch, có cố tải hay ngắn mạch xảy phụ tải + Cầu chì lọai a : cầu chì dạng có khả bảo vệ trạng thái ngắn mạch tải Muốn phân biệt nhiệm vụ làm việc cầu chì, ta cần vào đặc tuyến Ampe - giây (là đường biểu diển mô tả mối quan hệ giửa dòng điện qua cầu chì thời gian ngắt mạch cầu chì) Gọi IBBccBB : giá trị dòng điện ngắn mạch ( cc : court : giá trị dòng điện – circuit – Pháp văn) IB BsB B tải ( s : surchage – Pháp văn) Với cầu chì lọai g : có dòng IBBccBB qua mạch phải ngắt mạch tức thì, có dòng IBBsBB qua mạch cầu chì không ngắt mạch tức mà trì khỏang thời gian ngắt mạch (thời gian ngắt mạch giá trị dòng IBBsBB tỉ lệ nghịch với nhau) Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 33/ 103 Với cầu chì lọai a : cho phép dòng điện IBBsBB qua mạch thời gian dài, có dòng ngắn mạch IBBccBB qua nó, không ngắt tức mà trì khoảng thời gian ngắt mạch ( thời gian ngắt mạch giá trị dòng IBBccBB tỉ lệ nghịch với ) Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 34/ 103 TRƯỜØNG ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆÄN Do quan sát hai đặc tính Ampe - giây hai lọai cầu chì a g; ta nhận thấy đặc tính Ampe - giây cầu chì lọai a nằm xa trục thời gian ( trục tung ) cao đặc tính Ampe - giây cầu chì lọai g t t Vùøng bảûo vệä quáù tảûi cầàu chì lọïai g cầàu chì lọïai a điểåm quáù tảûi đặëc tính Ampe giâây củûa cầàu chì quáù tảûi đặëc tính Ampèøre giâây củûa cầàu chì điểåm ngắén mạïch điểåm ngắén mạïch Icc Icc In Is I In I Đặc tính ampère giây lọai cầu chì Các đặc tính điện cầu chì:  Điện áp định mức giá trị điện áp hiệu dụng xoay chiều xuất hai đầu cầu chì (khi cầu chì ngắt mạch), tần số nguồn điện phạm vi 48Hz đến 62Hz  Dòng điện định mức giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều mà cầu chì tải liên tục thường xuyên mà không làm thay đổi đặc tính  Dòng điện cắt cực tiểu giá trị nhỏ dòng điện cố mà dây chì có khả ngắt mạch Khả cắt định mức giá trị cực đại dòng điện ngắn mạch mà cầu chì cắt Sau vị trí biểu đồ dòng điện khác nhau: TRƯỜØNG ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM Cáùc đặëc tính củûa dòøng điệän Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Cáùc đặëc tính củûa cầàu chì Dòøng điệän sửû dụïng KHOA ĐIỆÄN Dòøng điệän ngắén mạïch Trang 34/ 103 Dòøng điệän định mứùc Dòøng điệän cắét cựïc tiểåu Dòøng điệän cắét giớùi hạïn Khảû năêng cắét định mứùc TRƯỜØNG ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM Hình ảnh thực tế cầu chì hãng Merlin Gerin Trang 35/ 103 KHOA ĐIỆÄN TRƯỜØNG ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 36/ 103 KHOA ĐIỆÄN TRƯỜØNG ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆÄN THÍ DỤ : Một lò nung dùng điện pha có công suất 18KW cần bảo vệ tải ngắn mạch cầu chì Nguồn điện pha cung cấp 230V/400V ; dòng điện ngắn mạch cho phép máy biến áp nguồn 10KA (xem sơ đồ đơn tuyến hệ thống) dây F1 L ò nu ng 1/ Chọn theo bảng sau cầu chì F1 dùng bảo vệ cố nêu 2/ Gán giá trị dòng điện vào giản đồ dòng điện GIẢI 1./ Dòng điện định mức qua dây dẩn đến lò nung :  25,98  26 A I P  18.000 U 400 Khi chọn cầu chì F1, vào giá trị dòng điện định mức, điện áp nguồn, chức bảo vệ, tính chất phụ tải kích thước vỏ hộp chứa cầu chì  Dòng định mức 26A  Điện áp nguồn (điện áp dây) 400V  Bảo vệ tải ngắn mạch  Phụ tải trở (lò nung) Tra bảng tiêu chuẩn, ta chọn lọai cầu chì sau cho F1: Kích thước(Taille) (14 x51) , Code : gl 1432 mã số P 93393 ; dòng định mức 32A 2./ Điền giá trị dòng điện vào bảng Trang 37/ 103 TRƯỜØNG ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM Cáùc đặëc tính củûa dòøng điệän Dòøng điệän sửû dụïng 32A Cáùc đặëc tính củûa cầàu chì ù át í Cụï Điệän 26A Dòøng điệän định mứùc 1,6 x32A =52A Dòøng điệän cắét cựïc tiểåu Ly Thuye Kh Trang 38/ 103 KHOA ĐIỆÄN Dòøng điệän ngắén mạïch 100KA Dòøng điệän cắét giớùi hạïn Khảû năêng cắét định mứùc TRƯỜØNG ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆÄN CÂU HỎI PHẦN B 1- Nêu công dụng cầu chì 2- Cho biết cấu tạo cầu chì gồm thành phần ? 3- Cầu chì có lọai Chức lọai cầu chì Bài tập : Chọn cầu chì dùng để bảo vệ cho mạch gồm thiết bị sau :  10 đèn Mỗi có công xuất sau : 40W UBBđmBB= 220V ; cos  = 0.8 10 quạt : Mỗi quạt có công suất 60W; UBBđmBB=220V ; cos = 0.9 Bài tập : Chọn cầu chì dùng để bảo vệ cho động pha có thông số sau : PBBđmB B=5HP; UBBđmBB= 380V;CosBBđmBB = 0.8; KBBmmBB= Bài tập 3: Chọn cầu chì để bảo vệ cho mạch động pha có thông số sau:  Động : PBBđm B B = 5HP; UBBđmBB =380V; CosBBđmBB = 0.8; KBBmmBB =4  Động 2: PBBñm B B = 7.5HP; UBBñmBB=380V; CosBBñmBB= 0.85; KBBmmBB=5 Trang 37/ 103 TRƯỜØNG ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM Trang 38/ 103 KHOA ĐIỆÄN ... ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM Hình ảnh thực tế cầu chì hãng Merlin Gerin Trang 35/ 103 KHOA ĐIỆÄN TRƯỜØNG ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM Lýù Thuyếát Khí Cụ? ? Điệän Trang 36/ 103 KHOA ĐIỆÄN TRƯỜØNG ðẠI HỌC... 37/ 103 TRƯỜØNG ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM Cáùc đặëc tính củûa dòøng điệän Dòøng điệän sửû dụïng 32A Cáùc đặëc tính củûa cầàu chì ù át í Cụ? ? Điệän 26A Dòøng điệän định mứùc 1 ,6 x32A =52A Dòøng... mạch ( thời gian ngắt mạch giá trị dòng IBBccBB tỉ lệ nghịch với ) Lýù Thuyếát Khí Cụ? ? Điệän Trang 34/ 103 TRƯỜØNG ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆÄN Do quan sát hai đặc tính Ampe - giây hai lọai