Bài giảng khí cụ điện - Chương 3 Cầu dao

- Khả năng cắt của cầu dao là không lớn, khoảng 20 – 30% dòng điện định mức- Vì vậy cầu dao thường dùng để cắt mạch điện khi không tảihoặc tải nhỏ - Thông thường cầu dao kết hợp với c

Trang 1

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Trang 2

07/30/2010 bvhonglg@yahoo.com 2

CẦU DAO

Trang 3

ĐỊNH NGHĨA

Cầu dao là loại khí cụ điện đóng cắt bằng tay, dùng để đóngcắt không thường xuyên mạch điện một chiều và xoay chiều

có điện áp đến 660V

Trang 4

CẤU TẠO CẦU DAO

Tay cầm

Lưỡi dao Ngàm dao

Dây chì

Đế cầu dao

Trang 5

- Khả năng cắt của cầu dao là không lớn, khoảng 20 – 30% dòng điện định mức

- Vì vậy cầu dao thường dùng để cắt mạch điện khi không tảihoặc tải nhỏ

- Thông thường cầu dao kết hợp với cầu chì để bảo vệ ngắn

Trang 6

PHÂN LOẠI CẦU DAO

- Phân theo số cực

Trang 7

PHÂN LOẠI CẦU DAO

- Phân theo nguyên lý

Trang 9

ĐIỀU KIỆN LỰA CHỌN CẦU DAO

- Lựa chọn theo điện áp:

Trang 10

CẦU CHÌ

Trang 11

ĐỊNH NGHĨA

Cầu chì là loại khí cụ điện dùng để bảo vệ mạch điện khi có sự co qua ́ ́ tải hay ngắn mạch

Trang 12

ĐỊNH NGHĨA

Ứng dụng của cầu chì hạ áp

Trang 13

CẤU TẠO CẦU CHÌ

A Ổ chì

B Nắp chì

1 Tiếp điểm lò xo lá của ổ chì

2 Tiếp điểm của nắp chì

3 Dây chảy

B

Trang 14

- Khi dòng điện đi qua dây chảy có giá tri ̣ lớn, dây chảy sẽ bị nóng chảy và đứt, nên cắt mạch điện

- Quá trình tác động của cấu chì được chia thành ba giai

đoạn: giai đoạn một từ thời điểm xảy ra sự cố đến thời

điểm dây chảy bắt đầu nóng chảy; giai đoạn hai là từ cuốigiai đoạn một đến khi hồ quang xuất hiện; giai đoạn 3 là thời gian cháy của hồ quang

- Quá trình bảo vệ của cầu chì được thể hiện qua đặc tínhbảo vệ ampe – giây

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Trang 16

- Phân theo hình thức sử dụng:

+ g: Cầu chì bảo vệ quá tải

+ a: Cầu chì dự phòng

+ L: Cầu chì bảo vệ cho cáp và đường dây

+ M: Cầu chì bảo vệ động cơ, máy cắt

+ R: Cầu chì bảo vệ linh kiện bán dẫn

+ Tr: Cầu chì bảo vệ máy biến áp

PHÂN LOẠI CẦU CHÌ

Ví dụ: gL: Cầu chì bảo vệ qua ́tải cho đường dây

aM: Cầu chì dự phòng bảo vệ ngắn mạch cho động cơ

Trang 17

- Phân theo kết cấu:

+ Cầu chì loại hở + Cầu chì loại vặn

Trang 18

- Phân theo kết cấu:

+ Cầu chì hộp + Cầu chì trong ống

Trang 20

THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC

Trang 21

Dòng ngắn mạch giới hạn

t [s]

I k [kA]

t f t a

t tc

Trang 23

Đặc tính I/t, gG

ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC

Đặc tính I/t của cầu chì ETI loại gL – gG do ETI:

Trang 27

ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC

Trang 28

- Đối tượng bảo vệ không phải là động cơ điện:

- Đối tượng bảo vệ la ̀một động cơ điện:

- Đối tượng bảo vệ la ̀n động cơ điện:

Trang 29

TÍNH TOÁN CHỌN CẦU CHÌ

Trong đó:

+ ICC : Dòng định mức cầu chì + Itt : Dòng điện tính toán của đối tượng bảo vệ + Inm : Dòng khởi động của động cơ

+ Inmmax : Dòng khởi động cực đại+ Kti : Hệ số tải

+ Iđm : Dòng định mức của động cơ điện+ C : Hằng số phục thuộc vào chế độ khởi động

C = 2,5: Khởi động nhẹ (3 – 10s)

C = 1,6 – 2: Khởi động nặng (đến 40s)

Trang 31

TÍNH CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY

Ví dụ 2: Chọn cầu chì cho dây dẫn theo IEC 60364

Một đường dây có dòng định mức là Iz, cấp nguồn cho tải códòng điện là Ib và được bảo vệ bỡi cầu chì có dòng định mức

là In Giá trị dòng Iz được xác định như sau:

 Ib phụ thuộc vào tải

Trang 32

TÍNH CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY

Trang 33

TÍNH CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ MBA

Trang 34

TÍNH CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ MBA

Trang 35

TÍNH CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ TỤ ĐIỆN

In = (1,6 – 2) IC

In: Dòng định mức CC

IC: Dòng định mức tụ

Trang 36

TÍNH CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ TỤ ĐIỆN

Trang 37

BẢO VỆ CÓ CHỌN LỌC

Trang 38

Trang 39

KHÁI NIỆM

Công tắc tơ là khí cụ điện đóng cắt nhờ lực hút của cuộn dây Công tắc tơ có thể đóng cắt được dòng điện không tải, dòng định mức hay dòng khởi động của động cơ Nó có thể cắt dòng điện có tải hay quá tải nhẹ

Trang 40

KHÁI NIỆM

Công tắc tơ có kết hợp với rơ le nhiệt để bảo vệ quá tải cho động cơ điện được gọi là khởi động từ

Trang 41

MCCB Bảo vệ quá tải và ngắn mạch

CONTACTOR Cấp nguồn cho động cơ

MOTOR Động cơ kéo cơ cấu sản xuất

PLC Lập trình điều khiển hoạt động của động cơ

KHÁI NIỆM

Trang 42

CẤU TẠO CÔNG TẮC TƠ

- Tiếp điểm chính: Đóng nguồn cung cấp cho tải

- Tiếp điểm phụ: sử dụng như rơ le trung gian (3 – 5A)

- Cơ cấu truyền động làm việc theo nguyên tắc điện từ gồm

có cuộn dây và mạch từ

Trang 43

CẤU TẠO CÔNG TẮC TƠ

Trang 44

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TẮC TƠ

Trang 45

PHÂN LOẠI CÔNG TẮC TƠ

- Phân theo dòng điện: Cotactor AC, DC

- Phân theo khả năng mang tải: IEC phân cotactor AC:

+ Loại AC1: Dùng cho các phụ tải tiêu thụ điện xoay chiều có cos0,95

+ Loại AC3: Dùng cho động cơ rotor lồng sóc

+ Loại AC2 và AC4: Dùng cho động cơ làm việc ở chế độ hãmngược, động cơ lồng sóc hay giây quấn có chế độ khởi

động năng

Trang 46

THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC CỦA CÔNG TẮC TƠ

- Ue [V] (Rated working voltage): Điện áp định mức của tiếpđiểm chính

- Ui [V] (Rated insulating voltage): Điện áp cách điện

- Us [V] (Rated control voltage): Điện áp làm việc của cuộnhút

- Ie [A] (Rated working current): Dòng điện định mức của tiếpđiểm chính

Trang 47

- Ith [A] (Conventional heating current): Dòng điện phát nhiệt

ở điều kiện bình thường

-PM [kW] (Controllable 3-phase squirrelcage motor power): Công suất định mức của tiếp điểm chính khi điều khiển động

cơ 3 pha lồng sóc

- fe [lần/giờ] (Operation frequency): Tần số làm việc

- n [lần] (Electrical life times): Tuổi thọ

Trang 48

Trang 51

LỰA CHỌN CÔNG TẮC TƠ

- Chọn theo điện áp và dòng điện của tiếp điểm chính:

UđmCTT ≥ UđmĐC

IđmCTT ≥ IđmĐC hoặc PđmCTT ≥ PđmĐC

- Chọn theo tần số đóng cắt định mức:

fe ≥ flàm việc của ĐCNgoài ra khi chọn công tắc tơ phải quan tâm đến hình dáng và số cặp tiếp điểm phụ

Trang 52

Trang 53

Trang 54

Trang 55

MÁY CẮT

Trang 56

KHÁI NIỆM

Máy cắt (Circuit Breaker) là khí cụ điện đóng cắt và bảo vệ

Ở điều kiện làm việc bình thường CB có khả năng cho dòngđiện chạy qua Trong điều kiện có sự cố như ngắn mạch hay quá tải CB có khả năng cho dòng điện chạy qua trongkhoảng thời gian nhất định và cắt chúng

Trang 57

KHÁI NIỆM

Trang 58

KHÁI NIỆM

Trang 59

KHÁI NIỆM

Trang 61

Buồng dập hồ quang

Rơ le ngắt thử

Rơ le dòng điện

CẤU TẠO MCB

Trang 62

Trang 63

- Đặc tính I/t của CB

Trang 64

ABB

Trang 65

Chỉnh định dòng bảo

vệ tức thờiChỉnh định thời gianbảo vệ tức thời

Trang 66

ABB

Trang 67

Trang 68

ABB

Trang 69

Trang 70

ABB

Trang 71

Trang 72

ABB

Trang 73

Trang 74

PHÂN LOẠI CB

- Phân theo chức năng:

+ Bảo vệ quá tải, ngắn mạch

+ Bảo vệ thấp áp

+ Bảo vệ dòng rò: ELCB, RCD, RCCB

- Phân theo kết cấu vỏ:

+ MCCB (Moulded Case Circuit Breaker )

+ MCB (Miniature Circuit Breaker )

Trang 75

PHÂN LOẠI CB

ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker )

Trang 76

PHÂN LOẠI CB

MCCB (Moulded Case Circuit Breaker )

Trang 77

PHÂN LOẠI CB

MCB (Miniature Circuit Breaker )

Trang 78

- Ue [V] (Rated operational voltage): Điện áp làm việc địnhmức

- Ui [V] (rated insulation voltage): Điện áp cách điện

-Uimp [kV] (Rated impulse withstand voltage): Điện áp chịuxung điện tiêu chuẩn

- Iu [A] (Rated uninterrupted current): Dòng điện định mức

- Icu [kA] (Rated ultimate shortcircuit breaking capacity): Khả năng cắt lớn nhất

Trang 79

- Cat [A hoặc B]: Nhóm CB phân theo IEC 60947-2

Cat A: CB không quy định dòng Icw

Cat B: CB có quy định dòng Icw

Trang 80

Trang 81

Trang 82

MCCB LOẠI T max

CHUẨN LOẠI CB Nhóm

T

Kích thước 1 2 3 4 5 6 7

Khả năng cắt lớn nhất ở điện áp định mức 415Vac Ics Dòng định mức

Dòng định mức Iu

Điện áp làm việc định mức Ue

Điện áp cách điện định mức Ui

Điện áp chịu xung điện chuẩn Uimp

- Thiết bị hạ áp (LVD) no

73/23 EEC

- Thiết bị kỹ thuật điện tử (EMC) no 89/336 EEC

Theo IEC 60947-2, Máy cắt

có thể được chia vào nhóm A

- Nhóm A: không quy định về khả năng chịu dòng ngắn mạch theo thời gian Icw

- Nhóm B: có quy định về khả năng chịu dòng ngắn mạch theo thời gian Icw

Khả năng cắt lớn nhất (Icu)

và khả năng cắt tại điện áp

làm việc khác nhau (Ics)

MCCB của

ABB

Trang 83

Ngoài ra đối với các áp tô mát chống dòng rò còn có các thôngsố định mức sau:

- In [mA] (Rated residual action current): Dòng rò định mức

- Ino [mA] (Rated residual non-action curren): Dòng rò khôngtác động

- t [s] (Breaking time): Thời gian ngắt

Trang 84

ELCB của XieYu Electric

Trang 85

MCCB của

SINO

Trang 86

ELCB của

SINO

Trang 87

ĐẶC TÍNH BẢO VỆ QUÁ DÒNG

- Nhiệt độ môi trường 400C và CB đặt bên trong tủ điện

Trang 88

- Thời gian bảo vệ được thiết lập để ngăn ngừa sự tăng nhiệt quámức của dây dẫn

-Thời gian này có thể thay đổi tùy theo loại MCCB khác nhau

-Giới hạn thấp nhất được hạn chế bởi những yêu cầu của tải

như: khởi động đèn sợi đốt, mở máy động cơ, đèn thủy ngân, …

Trang 91

-Bảo vệ trạng thái lạnh: Khi quá tải tăng từ không và MCCB đã ổnđịnh ở nhiệt độ môi trường Đây là một thông số đặc biệt cho tất

cả các trường hợp sử dụng, nhưng trong điều kiện vận hành

không liên tục như khởi động mối hàn, mở máy động cơ, …

-Bảo vệ trạng nóng phải được áp dụng cho hầu hết các khả năngquá tải xảy ra như MCCB trong trạng thái gia nhiệt, khi một dòngquá tải nào đó chạy qua

Trang 93

ĐẶC TÍNH BẢO VỆ NGẮN MẠCH

Trang 94

ĐẶC TÍNH BẢO VỆ NGẮN MẠCH

Trang 95

Trang 96

Hai CB, C1 v C2, được lắp nối tiếp trên một mạch điện

Trang 97

Khi ngắn mạch phía hạ áp của C2, có hai khả năng xảy ra:

- Trường hợp thứ nhất được biết đến nhiều nhất: sự chọn lọcvới nhu cầu gia tăng của những hệ thống phân phối điện hạáp

- Trường hợp khác ít được biết hơn: khả năng cắt của C2 Icu2nhỏ hơn dòng ngắn mạch 3 pha của hệ thống Isc2 và đượcbảo vệ bỡi C1 cho bất kỳ dòng điện giữa Icu2 và Isc2

Trang 98

Trang 99

Vùng ghép tầng

Ghép tầng giới hạn Tùy theo loại bảo vệ sử dụng bỡi C1, trục Y có đơn vị:

- (ứng suất nhiệt) cho tác động rơ le nhiệt - từ

- kA đỉnh cho tác động điện tử

Quy định giới hạn ghép tầng giữa hai CB

A 2 s

Trang 101

- Chọn lọc theo thời gian tác động: dựa trên sự chênh lệch thờigian tác động của rơ le nhiệt sao cho thời gian tác động của

CB gần nguồn (C1) là lớn nhất và càng xa nguồn (C2) thì càngnhỏ

C1

C2

C1

C2

Trang 103

- Chọn lọc theo mức năng lượng hồi quang: cho phép chọn lọctuyết đối giữa hai CB có cùng sự cố

Đặc tuyến tác động tức thời kiểu từ (truyền động)

Đặc tuyến tác động tức thời kiểu từ nhờ áp suất

C2

C1

Trang 104

ABB

Trang 105

Sr = 2500kVA

Sr = 2500kVA Uk% = 6%

Ur2 = 400V

C1 E4S 4000 PR121-LSI In4000

C2 E3N 2500 PR121-LSI In2500

C3 S7H 1600 PR211-LI In1600

Ik = 60kA

C1 E4S4000

C2 E3N2500 C3 S7H1600

Trang 106

Trang 109

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MCCB

Điều kiện lựa chọn:

MCCB nhóm B: Icw ≥ Isc

Trang 110

1 Khi máy cắt đặt gần nguồn:

Trường hợp này dòng ngắn mạch Isc một pha và 3 pha gầngiống nhau Vì:

- Trở kháng nguồn gần như bằng không

- Điện trở kết nối thấp

- Điện kháng giữa nguồn và dây dẫn thấp

Trong trường hợp này chọn Ics = 100% Icu

Trang 111

2 Khi máy cắt đặt xa nguồn:

Trường hợp này CB thường được đặt trong tủ phân phối đểbảo vệ đường dây hoặc tải Dòng ngắn mạch giảm đáng kể

vì thường xảy ra ngắn mạch một pha hoặc 2 pha ở xa khuvực bảo vệ hệ thống

Trong trường hợp này chọn Ics = 50% Icu

Trang 112

TÍNH CHỌN MCCB

Ví dụ 1

Trang 113

m 32 , 0 10

500

400 S

U X

2 HT

2 đm 2 HT



m 04 , 7 5 ,

5 10 1250

100

400

%

U S 100

U Z

2 n

đm

2 đm 2 d



m 04 , 7 Z

TÍNH CHỌN MCCB

Trang 114

m 10

10

29 10

240 4

5 2

10 9 ,

2 F

l

m / m 1 , 0

X 0  



m 25 ,

0 4

10 1 ,

0 4

5 2 1 ,

0 n

l X

2 2

n

đm 2 SC

) 25 , 0 04 , 7 32 , 0 ( ) 302 , 0 ( 3

400 Z

3

U I

os

Pr SC 

TÍNH CHỌN MCCB

Trang 115

TÍNH CHỌN MCCB



m 32 ,

0 10

500

400 S

U X

2

HT

2 đm 2 HT

* h i

d T

3

1 X



m 63 , 5 04 , 7

3

4 , 2 Z

3

4 , 2 X

Máy biến áp mắc /Y, trở kháng thứ tự thuận Zd và trởkháng thứ tự nghịch Zi bằng nhau (Zd = Zi) Trở kháng thứ

tự không Z = 0.4Z

Trang 116

TÍNH CHỌN MCCB

Vì dòng ngắn mạch 3 pha gần bằng dòng ngắn mạch 1 pha, nên chọn Ics = 100%Icu

Chọn CB loại NS160N

Trang 117

TÍNH CHỌN MCCB

m 10

25 ,

2 8 

Ví dụ 2

Trang 118

TÍNH CHỌN MCCB

Trang 119

TÍNH CHỌN MCCB

Định dạng
Số trang	119
Dung lượng	14,27 MB