Giáo trình trang bị điện - Phần I Khí cụ điện và trang bị điện - Chương 1 docx

khái niệm - Theo cách hiểu thông thường chỗ tiếp xúc điện là nơi gặp gỡ chung của 2 hay nhiều vật dẫn để dòng điện đi từ vật dẫn này sang vạt dẫn khác.. + Chịu được tác dụng của môi trườ

Phần I Khí cụ điện vμ trang bị điện

Chương I Mối ghép tiếp xúc điện

1.1 .Khái niệm vμ phân loại mối ghép Tiếp xúc điện

1.1.1 khái niệm

- Theo cách hiểu thông thường chỗ tiếp xúc điện là nơi gặp gỡ chung của 2 hay nhiều vật dẫn để dòng điện đi từ vật dẫn này sang vạt dẫn khác Bề mặt tiếp xúc giữa các vật dẫn gọi là bề mặt tiếp xúc điện

- Tiếp xúc điện là một phần rất quan trọng của khí cụ điện trong thời gian hoạt

động đóng mở , chỗ tiếp xúc sẽ phát nóng mài mòn do va đập, ma sát, đặc biệt

sự hoạt động có tính chất huỷ hoại của hồ quang Do đó tiếp xúc điện phải thoả mãn các yêu cầu sau:

+ Thực hiện tiếp xúc chắc chắn đảm bảo

+ Sức bền cơ khí cao

+ Không phát nóng quá giá trị cho phép đối với dòng điên định mức

+ ổn định nhiệt điện động và lực điện động khi có dòng điện ngắn mạch cực

đại đi qua

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

- Bề mặt tiếp xúc: Tiếp xúc giữa hai vật dẫn không được thực hiện trên toàn bề

mặt mà chỉ có một số điểm tiếp xúc Đó chính là các đỉnh có bề mặt nhỏ để dẫn dòng điện đi qua vì bề mặt tiếp xúc có dạng không phẳng tuyệt đối mà mắt thường không nhìn thấy được Khi có lực F tác dụng thì các đỉnh sẽ biến dạng trở thành những bề mặt tiếp xúc đồng thời.Do vậy muốn tiếp xúc tốt ta phải làm sạch bề mặt tiếp xúc, điện trở tiếp xúc phải nhỏ, lực đủ lớn để tác dụng lên bề

mặt tiếp điểm

- Nếu gọi S là tổng diện tích tiếp xúc thực tế, σ là ứng suất biến dạng của vật liệu (còn gọi là hệ số chống dập nát), dưới tác dụng của lực F thì ta có:

Trị số σ được tra theo bảng

Ví dụ:

Xác định S của hai thanh góp phân phối bằng nhôm được ép bằng lực F=7000N, biết điện tích tiếp xúc biểu kiến Sbk = 40x40 =1600mm2, σ nhôm = 883N/mm2

áp dụng công thức: S =

δ

F

= 883

7000 ≈ 7,9 mm2

S =

σ

F

Tính theo phần trăm là: S% =

Sbk

S

.100 = 100

1600

9 , 7

= 0,5%

1.1.2.Phân loại: Dựa vào mối liên kết tiếp xúc người ta chia tiếp xúc điện ra làm

2 phương thức, mỗi phương thức có 3 dạng

* Theo phương thức đóng mở có 3 dạng sau

+ Tiếp xúc cố định là loại tiếp xúc không tháo lắp giữa 2 vật dẫn mà nó được ghép với nhau bằng ốc vít, bu lông, đinh tán, hàn, ép, kẹp Ví dụ ghép giữa hai thanh cái với nhau hoặc giữa thanh cái với dây dẫn, giữa dây dẫn với đầu cốt…vvv

+ Tiếp xúc đóng cắt: Là tiếp xúc giữa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động của thiết

bị đóng cắt.ở chế độ đóng 2 tiếp xúc đóng chặt với nhau còn ở chế độ cắt mạch thì chúng tách rời nhau ra Ví dụ ở cầu dao, áp tô mát….vvv

+ Tiếp xúc trượt: là tiếp xúc giữa vật dẫn chuyển động và vật dẫn tĩnh Ví dụ như

ở cổ góp, vành trượt của máy điện, biến trở, công tắc xoay…vvv

*Theo bề mặt tiếp xúc có 3 dạng sau

+ Tiếp xúc điểm: Là tiếp xúc giữa mặt cầu - phẳng, cầu- cầu thường gặp ở các thiết bị đóng cắt có dòng điện bé dưới 10A

+Tiếp xúc mặt:Là tiếp xúc giữa 2 phần của mặt phẳng thường gặp ở các thiết bị

có dòng điện lớn đến hàng ngàn ăm pe

+ Tiếp xúc đường: Là tiếp xúc giữa mặt trụ - phẳng giữa 2 mặt trụ thường gặp ở các thiết bị có dòng điện trung bình cỡ vài chục đến vài trăm ăm pe

1.2 Các hình thức nối tiếp xúc

1.2.1 Tiếp xúc điểm- đặc điểm và ứng dụng

-Đặc điểm: Giảm sự phát sinh hồ quang

- ứng dụng: ở công tắc tơ, rơ le trung gian

1.2.2 Tiếp xúc mặt- đặc điểm và ứng dụng

- đặc điểm:Giảm điện trở tiếp xúc, tăng khả năng ngắt dòng

- ứng dụng: ở cầu dao, áp tô mát, bộ khống chế

1.2.3.Tiếp xúc đường - đặc điểm và ứng dụng

- đặc điểm: Giảm sự phát sinh hồ quang

- ứng dụng:

1.2.4.Tiếp xúc cắm kẹp:

+ Đặc điểm của tiếp xúc này chắc chắn

+ Ví dụ: Tiếp xúc của cầu dao, ổ cắm, phích cắm…vvv

1.2.5.Tiếp xúc ngón:

+ Đặc điểm của tiếp xúc nàylà sự kết hợp của tiếp điểm đóng mở và tiếp xúc điểm do đó tốc độ đóng ngắt nhanh, hạn chế tia hồ quang

+ Ví dụ: Như tiếp điểm của áp tô mát, công tắc tơ

1.2.6.Tiếp xúc bắc cầu

+ đặc điểm: là sự kết hợp của tiếp xúc đóng mở và tiếp xúc mặt đồng thời nhờ tính chất bắc cầu nên hạn chế được tia hồ quang nhưng có nhược điểm công suất tải không cao

+Ví dụ : Công tắc tơ, rơ le…vvv

1.2.7.Tiếp xúc thuỷ ngân : Đây là sự tiếp xúc của kim loại lỏng như tiếp xúc

của đèn thuỷ ngân cao áp

1.2.8.Tiếp xúc trượt: thường ứng dụng làm cổ góp trong máy điện một chiều

Công tắc xoay, biến trở đặc điểm của loại này có khả năng chuyển mạch liên tục Ngòai ra còn có tiếp xúc lưỡi( hay còn gọi kiểu nêm ) như hình evà g

1.3.Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm và các yếu tố ảnh hưởng

1.3.1 Khái niệm về điện trở tiếp xúc

- Có hai vật dẫn giống nhau tiếp xúc với nhau, diện tích tiếp xúc S, điện trở suất ρ, chiều dài

2

i

như hình vẽ.Lúc này điện trở hai vật dẫn được tính bằng công thức sau

R =ρ

2 2

l

l + hoặc R = ρ

S l

Khi có dòng điện đi qua hai vật dẫn đó thì điện trở tổng R sẽ lớn hơn R1 Vì khi

2 vật dẫn tiếp xúc với nhau thực tế chỉ có một số điểm tiếp xúc Tại các điểm tiếp xúc này mật độ dòng điện tăng lên, tổn hao năng lượng lớn nên sụt áp và nhiệt

độ cao Do đó hai vật dẫn dù có được làm sạch thế nào cũng đều xuất hiện lớp

ôxít làm tăng điện trở Do vậy đường đi của dòng điện qua 2 vật dẫn bị cong và dài ra làm điện trở tăng lên Vậy điện trở tiếp xúc là điện trở do hiện tượng

đường đI của dòng điện bị kéo dài ra ở chỗ tiếp xúc tạo nên

Nếu gọi điện trở tiếp xúc là Rtx thì Rtx = R- R1 =

m F

K

ư K: là hệ số phụ thuộc thuộc vào ρ,σ, đồng thời phụ thuộc vào trạng thái bề mặt tiếp xúc, K được tra theo bảng.Ví dụ vật liệu làm tiếp điểm bằng đồng

K = 3,6.10-4 còn bằng nhôm K = 5,5.10-4…vvv

m: là hệ số phụ thuộc vào dạng tiếp điểm và số lượng điểm tiếp xúc, m

được tra theo bảng.Ví dụ tiếp xúc điểm m = 0,5 còn tiếp xúc mặt m =1

F là lực ép lên tiếp điểm

1.3.2.Một số yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc

ƒ Vật liệu làm tiếp điểm: Nếu vật liệu mềm thì Rtx nhỏ do đó thường dùng vật liệu mềm để làm tiếp điểm hoặc dùng kim loại cứng mạ ngoài bằng kim loaị

Vật dẫn 1 Vật dẫn 2

l/2 l/2

I

S Hình 1-2

mềm như đồng thau mạ thiếc, thép mạ thiếc Từ đó cũng đã phát triển tiếp

điểm lưỡng kim loại như tiếp điểm kim loại cứng tiếp xúc với kim loại lỏng như thuỷ ngân

ƒ Lực ép lên tiếp điểm F càng lớn thì điện trở tiếp xúc càng nhỏ

ƒ Hình dạng tiếp điểm có ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc

ƒ Nhiệt độ tiếp điểm tăng thì điện trở tiếp xúc tăng

ƒ Diện tích tiếp xúc lớn thì Rtx nhỏ Mật độ dòng nhỏ đi

Chương II

Hồ quang điện vμ nguyên tắc dập tắt hồ quang

2.1.Hồ quang điện

2.1.1.Khái niệm hồ quang điện

Giữa hai vật dẫn khi hở sẽ kích thích bởi đện trường lớn làm cho các điện tích bật ra khỏi bề mặt của vật dẫn chuyển động trong môi trường không khí làm ion hoá gây ra tia hồ quang điện

2.1.2 Nguyên nhân và quá trình phát sinh hồ quang

Khi các tiếp điểm 1 và 2 của khí cụ điện còn liền nhau (Hình 1) trong mạch điện có dòng điện chạy qua Vì điện trở tiếp xúc giữa hai tiếp điểm 1 và 2 rất nhỏ Khi các tiếp điểm này cắt ra (H2) dòng điện trong mạch điện bị cắt sẽ có hiện tượng quá điện áp và điện áp đặt giữa hai đầu tiếp xúc của tiếp điểm 1 và 2 rất lớn Lúc mới bắt đầu cắt ra khoảng cách giữa hai tiếp điểm còn rất nhỏ do đó dưới tác dụng của điện áp lớn cường độ điện trường trong khoảng không gian giữa hai đầu tiếp điểm rất lớn làm bật điện tử ra khỏi bề mặt tiếp xúc (hay từ catốt) chuyển động trong không khí dưới tác dụng của điện trường làm iôn hoá không khí gây hồ quang điện áp càng lớn thì hồ quang sẽ càng lớn và càng khó dập tắt Nếu hồ quang không bị dập tắt nó sẽ làm hư hỏng tiếp điểm

2.1.3.Hồ quang có lợi và hồ quang có hại

+ Hồ quang có lợi: Hồ quang có khả năng làm nóng chảy kim loại do đó nó được

sử dụng trong công nghiệp hàn điện đây là hồ quang có lợi

+ Hồ quang có hại: Hồ quang trong khí cụ điện làm cháy các tiếp điểm và các bộ phận khác đây là hồ quang có hại

2.2.Các phương pháp dập tắt hồ quang và ứng dụng

1 2

Z

U Hình 1

1

Z

U Hình 2

2