báo cáo Aptomat (bản chính thức)

Tìm hiểu về Aptomat MỤC LỤC 1 Tìm hiểu về Aptomat LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển,điện là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại , bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được dùng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân, với vai trò như vậy một yêu cầu đặt ra cho hệ thống điện là làm thế nào để hệ thống cung cấp điện làm việc có độ tin cậy cao, đáp ứng một cách tốt nhất nhu cầu sử dụng điện năng của xã hội. Trong đó, hệ thống các thiết bị đóng cắt có một ý nghĩa quan trọng trong hệ thống điện. Nó đảm bảo cho các thiết bị điện chủ yếu như máy phát điện, máy biến áp, đường dây dẫn điện trên không và cáp nguồn, các động cơ điện…và toàn bộ hệ thống điện làm việc an toàn, tin cậy. Các thiết bị đóng cắt có nhiệm vụ là bảo vệ và đóng cắt các thiết bị điện trong hệ thống điện, kịp thời xa thải những phần tử hệ thống khỏi hệ thống điện để xử lý nhanh chóng các sự cố. Một trong những sự cố nghiêm trọng trong hệ thống điện là các dạng ngắn mạch, ngoài ra còn có các sự cố như chạm đất, mất pha, quá tải… Để thực hiện chức năng đóng cắt và bảo vệ, yêu cầu đối với các thiết bị đóng cắt là làm việc đủ độ tin cậy, độ nhạy cảm cao, tính tác động nhanh và bảo vệ có chọn lọc. Hiện nay, hệ thống lưới điện Việt Nam đang trên đà phát triển để hòa nhập cùng với các nước trên thế giới nên hệ thống các thiết bị đóng cắt cũng được đổi mới với nhiều chủng loại và mẫu mã khác nhau, cùng với các công nghệ tiên tiến của nhiều hãng như: ABB, Siemens…v.v.Xác định được tầm quan trọng của thiết bị đóng cắt nên nhóm em chọn đề tài: “Tìm hiểu về aptomat” để làm đề tài báo cáo. Mục đích,yêu cầu • Mục đích. Tìm hiểu cấu tạo ,nguyên lí hoạt động của aptomat và từ đó biết được cách sử dụng và khả năng bảo vệ cũng như các chức năng của aptomat. • Yêu cầu. 2 Tìm hiểu về Aptomat Sau khi tìm hiểu về aptomat, chúng ta có thêm kiến thức về aptomat để từ đó vận dụng vào việc sử dụng chúng một cách hợp lí, đúng mục đích. Đối tượng nghiên cứu. Tìm hiểu về aptomat dựa trên cơ sở lí thuyết. Kết quả nghiên cứu. Sau khi tìm hiểu và trình bày vào bản báo cáo giúp em hiểu sâu hơn về aptomat. 3 Tìm hiểu về Aptomat CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ APTOMAT 1.1.Khái niệm và yêu cầu cần thiết của aptomat. 1.1.1.Khái niệm: Aptomat còn có tên gọi khác là CB( Circuit Breaker ), cầu dao tự động, disjonteur. Aptomat là loại khí cụ dùng để tự động ngắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp v.v… (1) . Thường gọi là aptomat không khí vì hồ quang dập tắt trong không khí (1) . Aptomat là khí cụ điện làm việc ở chế độ dài hạn nghĩa là chỉ số dòng điện chạy qua aptomat tùy ý. Aptomat ngắn mạch được trị số dòng điện lớn đến vài chục Kiloampe. 1.1.2.Yêu cầu (2) . Yêu cầu đối với aptomat như sau: - Chế độ làm việc ở định mức của aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số dòng điện định mức chạy qua aptomat lâu bao nhiêu cũng được. Mặt khác mạch vòng dẫn điện của aptomat phải chịu được dòng điện ngắn mạch lớn khi có ngắn mạch lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng. - Aptomat phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn có thể đến vài chục Kiloampe. Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở dòng định mức. - Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện dòng của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, aptomat phải có thời gian cắt bé. Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong aptomat. Để thực hiện yêu cầu thao tác có chọn lọc aptomat cần phải có khả năng điều chỉnh dòng điện tác động và thời gian tác động. Những thông số cơ bản của aptomat bao gồm: Dòng điện định mức I đm , điện áp định mức U đm , dòng điện ngắt giới hạn và thời gian tác động. Thời gian tác động của aptomat là thông số quan trọng. Thời gian này được tính từ lúc xảy ra sự cố đến khi mạch điện bị ngắt hoàn toàn: 4 Tìm hiểu về Aptomat t = t 0 + t 1 + t 2 Trong đó:  t 0 : thời gian từ thời điểm xảy ra ngắn mạch đến khi dòng điện đạt tới trị số tác động I = I tđ . Thời gian t 0 phụ thuộc vào giá trị của dòng điện khởi động và tốc độ tăng của dòng điện di/dt phụ thuộc vào thông số của mạch điện ngắt.  t 1 : thời gian kể từ khi I = I tđ đến khi tiếp điểm của aptomat bắt đầu chuyển động, thời gian này phụ thuộc vào các phần tử bảo vệ, cơ cấu ngắt, kết cấu của tiếp điểm, trọng lượng phần động. Nếu t 1 ≥ 0,01 thì aptomat có thời gian tác động bình thường. Đối với aptomat tác động nhanh, thời gian t 1 = 0,002 đến 0,008s.  t 2 : thời gian cháy của hồ quang, phụ thuộc vào giá trị của dòng điện ngắt và biện pháp dập hồ quang. 1.2.Phân loại aptomat. 1.2.1.Theo kết cấu. Gồm 3 loại: a.Một cực: b.Hai cực. c.Ba cực. 5 Tìm hiểu về Aptomat 1.2.2.Theo thời gian thao tác. Gồm 2 loại: • Tác động tức thời. • Tác động không tức thời. 1.2.3.Theo công cụ bảo vệ. • Aptomat cực đại theo dòng điện. • Aptomat cực tiểu theo điện áp. • Aptomat cực tiểu theo dòng điện. • Aptomat dòng điện ngược. 1.3.Cấu tạo của aptomat (2) 1) Cần gạt 2) Cơ cấu ngắt mạch 3) Hệ thống tiếp điểm 4) Ngõ vào dây điện 5) Thanh lưỡng kim (rơle nhiệt) 6) Hiệu chỉnh vít (do nhà sản xuất quy định) 7) Cuộn dây nam châm điện (rơle từ) 8) Buồng dập hồ quang 1.3.1 Tiếp điểm. Hệ thống tiếp điểm gồm tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động. Yêu cầu của tiếp điểm là ở trạng thái đóng,điện trở tiếp xúc phải nhỏ 6 Tìm hiểu về Aptomat để giảm tổn hao do tiếp xúc. Khi ngắt dòng điện rất lớn ,các tiếp điểm phải đủ độ bền nhiệt, độ bền điện động để không bị hư hỏng do dòng điện ngắt gây nên. Tiếp điểm của atptomat thường làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ quang như: bạc – vonfram,đồng –vonfram,bạc –niken… Aptomat thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và tiếp điểm hồ quang) hoặc có ba cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính ,tiếp điểm phụ và tiếp điểm hồ quang). • Hai cấp tiếp điểm Tiếp điểm hồ quang có vai trò bảo vệ tiếp điểm chính trong quá trình đóng ngắt mạch điện. Khi đóng mạch thì tiếp điểm hồ quang sẽ được đóng trước sau đó đến tiếp điểm chính và ngược lại đối với khi cắt mạch. • Ba cấp tiếp điểm Trong quá trình làm việc nếu mạch điện xảy ra sự cố thì tiếp điểm chính sẽ được mở ra trước, sau đó đến tiếp điểm phụ,cuối cùng là tiếp điểm hồ quang.Ngược lại nếu đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước ,tiếp theo là tiếp điểm phụ và cuối cùng là tiếp điểm chính. Do vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang nên bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện. Như vậy , tiếp điểm phụ có nhiệm vụ bảo vệ tiếp điểm chính không cho hồ quang cháy lan vào làm hư hỏng. 1.3.2 Hộp dập hồ quang. Để aptomat dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện thì người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: • Kiểu nửa kín: Thiết bị được đặt trong vỏ kín của atptomat và có lỗ thoát khí.Kiểu này có giới hạn dòng điện cắt nhỏ hơn 50kA. • Kiểu hở : Kiểu này được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50kA hoặc điện áp lớn hơn 1000V. Trong buồng dập hồ quang người ta thường xếp những tấm thép thành lưới ngăn để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang. Việc dập tắt hồ quang còn phụ thuộc vào tính chất của lưới điện.Ví dụ như: cùng một thiết bị dập hồ quang, khi làm việc ở mạch xoay chiều với điện áp 500V 7 Tìm hiểu về Aptomat thì có thể dập tắt được hồ quang của dòng điện đến 40kA, nhưng khi làm việc ở mạch điện một chiều với điện áp 440V thì có thể cắt được dòng điện đến 20kA. 1.3.3 Cơ cấu truyền động cắt aptomat. Cơ cấu truyền động cắt aptomat gồm: cơ cấu đóng cắt và khâu truyền động trung gian. • Truyền động đóng cắt aptomat có 2 cách: bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động cơ điện).  Điều khiển bằng tay (núm gạt): được thực hiện với các aptomat có dòng định mức không lớn hơn 600A.  Điều khiển bằng cơ điện : được sử dụng trong các aptomat có dòng điện lớn hơn (đến 1000A). • Truyền động trung gian: cơ cấu tự do trượt khớp được sử dụng rộng rãi trong các aptomat Cơ cấu nhả khớp tự do: a) vị trí đóng; b) vị trí mở; c) vị trí chuẩn bị đóng lại. 1.3.4 Móc bảo vệ. Móc bảo vệ là một bộ phận quan trọng của aptomat, nhờ có nó mà khi mạch điện có sự cố xảy ra thì nó sẽ tự động cắt dòng để bảo vệ thiết bị. • Móc bảo vệ quá dòng điện (quá tải) Để bảo vệ thiết bị không bị quá tải và ngắn mạch thì dòng điện của móc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng cần bảo vệ. Do vậy người ta thường dùng hệ thống điện tử và rơle nhiệt làm móc bảo vệ và được đặt bên trong aptomat. 8 Tìm hiểu về Aptomat  Móc kiểu điện từ: cuộn dây được mắc nối tiếp với mạch chính,cuộn dây này có tiết diện lớn chịu dòng tải và có ít vòng. Khi dòng điện vượt quá trị số cho phép thì phần ứng bị hút và móc sẽ dập vào khớp rơi tự do, làm cho tiếp điểm của aptomat mở ra.  Móc kiểu rơle nhiệt : kiểu này có kết cấu giống như rơle nhiệt có phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép dãn nở làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của aptomat khi có quá tải.Tuy vậy, khi có dòng quá tải tăng vọt một cách đột ngột thì kiểu này không thể ngắt nhanh được dòng điện. Vì vậy để aptomat thực hiện tốt được nhiệm vụ thì người ta thường tổng hợp cả móc kiểu điện từ và móc kiểu rơle nhiệt. • Móc bảo vệ sụt áp (điện áp thấp) Kiểu móc này có kết cấu tương tự như rơle điện áp, cuộn dây được mắc song song với mạch điện chính. Cuộn dây này được quấn ít vòng và dây có tiết diện nhỏ để chịu điện áp nguồn. Khi có sự cố sụt áp, lực hút điện từ không đủ để hút phần ứng, lò xo phản lực đẩy phần cứng làm nhả khớp tự do và tiếp điểm được mở ra. 1.4.Nguyên lý làm việc của aptomat. 1.4.1. Nguyên lý làm việc của aptomat dòng điện cực đại: Sơ đồ nguyên lý aptomat dòng điện cực đại Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, aptomat được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động. 9 Tìm hiểu về Aptomat Bật aptomat ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút. Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3, móc 2 được thả tự do, lò xo 1 kéo tiếp điểm động ra khỏi tiếp điểm tĩnh, kết quả các tiếp điểm của aptomat được mở ra, mạch điện bị ngắt. 1.4.2.Nguyên lý làm việc của aptomat điện áp thấp: Sơ đồ nguyên lý aptomat điện áp thấp Bật aptomat ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 và phần ứng 10 hút lại với nhau. Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng lò xo 9 kéo móc 8 bật lên, móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của aptomat được mở ra, mạch điện bị ngắt. 10 [...]... của hệ thống dây dẫn được bảo vệ bằng các thiết bị này Khả năng tận dụng trong: +Phối hợp cầu chì – aptomat +Phối hợp aptomat giới hạn dòng và aptomat tiêu chuẩn 16 Tìm hiểu về Aptomat CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ MỘT SỐ LOẠI APTOMAT 3.1 Một số loại aptomat 3.1.1 .Aptomat vạn năng có phần tử bảo vệ điện tử, nhiệt Aptomat loại này được chế tạo cho các mạch điện công suất lớn, có thể chỉnh định được các thông số... chúng ta có thể lựa chọn được các loại Aptomat thích hợp cho từng mạng điện để có thể phát huy được hết chức năng của Aptomat Đối với chúng em việc tìm hiểu Aptomat là một việc hết sức quan trọng, nhờ việc tìm hiểu này đã mà chúng em biết được những công dụng của Aptomat và cách thức lựa chọn cũng như sử dụng Aptomat hợp lí hơn Trong quá trình thực hiện bài báo cáo này chúng em gặp rất nhiều khó khăn... của mạch điện, chính dòng điện này cho phép ta xác định dòng điện định mức mà người ta gọi là “cỡ aptomat Dòng điện ngắn mạch Icc: đó là dòng ngắn mạch mà khí cụ điện có thể chấp nhận được để có thể cắt tiến hành bảo vệ ngay lập tức các thiết bị điện phía sau của 13 Tìm hiểu về Aptomat aptomat Chúng ta luôn luôn phải chọn aptomat có khả năng cắt cao hơn dòng I cc đã tính toán ở phía sau aptomat  Chọn... hiểu về Aptomat 1.4.3 Nguyên lý làm việc của aptomat dòng điện cực tiểu: Sơ đồ nguyên lý aptomat dòng điện cực tiểu Nguyên lý làm việc của aptomat dòng điên cực tiểu: nó tự động ngắt khi dòng điện trong mạch nhỏ hơn dòng điện chỉnh định I cđ Khi I < Icđ lực điện từ của nam châm điện 1 không đủ sức giữ nắp 2 nên lực kéo của lò xo 3 sẽ kéo tiếp điểm động ra khỏi tiếp điểm tĩnh, mạch điện bị ngắt Aptomat. .. quang, máy biến áp Những bước tiếp theo gắn liền với việc chọn một aptomat trong lưới phân phối  Chọn dòng định mức phụ thuộc nhiệt độ môi trường Dòng định mức của một aptomat được xác định theo sự vận hành của thiết bị ứng với nhiệt độ môi trường cho trước, thường là 30 0 cho các aptomat dân dụng, 400 cho aptomat công nghiệp Sự vận hành các aptomat trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau phụ thuộc vào công... phạm vi định sẵn aptomat (≤ 630A) thường được trang bị bộ phận tác động từ nhiệt có bù từ -50 đến +400 Ghi chú liên quan đến việc giảm định mức của aptomat: Một aptomat có định mức dòng theo nhiệt độ môi trường chuẩn (30 0C) sẽ bị quá nhiệt khi mang nhiệt cùng dòng ở 500C Vì aptomat hạ áp có thiết bị bảo vệ quá dòng (nếu không được bù) sẽ tác động ở mức thấp hơn khi nhiệt độ cao hơn, aptomat tự động... sang chế độ động cơ khi nhiều máy phát làm việc song song Vì có nhiều nhược điểm nên ít sử dụng, đang dần thay thế bằng aptomat công suất ngược 11 Tìm hiểu về Aptomat 1.4.4 Nguyên lý làm việc của aptomat công suất ngược: Sơ đồ nguyên lý aptomat công suất ngược Nguyên lý làm việc của aptomat công suất ngược, nó tự động cắt mạch điện khi hướng truyền công suất thay đổi (khi dòng điện thay đổi chiều) Nếu... điểm tĩnh, mạch điện bị ngắt 12 Tìm hiểu về Aptomat CHƯƠNG 2: CÁCH LỰA CHỌN APTOMAT 2.Cách lựa chọn Aptomat (2) 2.1.Các thông số lựa chọn aptomat • Dòng điện tính toán đi trong mạch điện • Dòng điện quá tải • Khả năng thao tác phải có tính chọn lọc Ngoài ra lựa chọn aptomat còn phải căn cứ vào điều kiện làm việc của phụ tải là aptomat không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn thường xảy ra trong điều... 25kA Aptomat loại 2 cực: 5SX42-2P series Loại cài, điện áp 240/415V, dòng định mức 6~50A, dòng ngắn mạch 10kA C60-2P series Loại cài, điện áp 400/415V, dòng định mức 1~63A, dòng ngắn mạch 4,5kA-6kA-10kA DOM16793 Aptomat chống giật, dòng định mức 40A, dòng rò 30mA 19 Tìm hiểu về Aptomat NG125-2P series Loại cài, điện áp 240/415V, dòng định mức 10~80A, dòng ngắn mạch 50kA Tóm lại: Có rất nhiều loại aptomat. .. vệ khác nhau, nhưng Aptomat vẫn giữ được sự tin tưởng nhất định của người sử dụng và là sự lựa chọn của rất nhiều chủ doanh 20 Tìm hiểu về Aptomat nghiệp, xí nghiệp cũng như các hộ gia đình Trải qua rất nhiều lần cải tiến và hoàn thiện về cấu tạo, chức năng, Aptomat đã ngày càng trở nên gắn bó với cuộc sống hơn Do vậy việc tìm hiểu về nguyên lí,cấu tạo, chức năng và ứng dụng của Aptomat không chỉ dành . hợp cầu chì – aptomat +Phối hợp aptomat giới hạn dòng và aptomat tiêu chuẩn. 16 Tìm hiểu về Aptomat CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ MỘT SỐ LOẠI APTOMAT 3.1. Một số loại aptomat. 3.1.1 .Aptomat vạn năng. về aptomat dựa trên cơ sở lí thuyết. Kết quả nghiên cứu. Sau khi tìm hiểu và trình bày vào bản báo cáo giúp em hiểu sâu hơn về aptomat. 3 Tìm hiểu về Aptomat CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ APTOMAT 1.1.Khái. aptomat được mở ra, mạch điện bị ngắt. 10 Tìm hiểu về Aptomat 1.4.3. Nguyên lý làm việc của aptomat dòng điện cực tiểu: Sơ đồ nguyên lý aptomat dòng điện cực tiểu Nguyên lý làm việc của aptomat