Thiết kế bộ khống chế điện nguồn

Cầu chì hiện đại được đặc trưng bằng khả năng cắt rất nhanh, đặc biệt trong trường hợp dòng ngắn mạch lớn nhờ tốc độ nóng chảy nhanh của cầu chì.. Dòng sẽ bị cắt trước khi đạt được giá t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Họ và tên sinh viên: Phạm Thanh Tuấn MSSV: 13020639

Ngày, tháng, năm sinh: 13/10/1995 Nơi sinh: Vũng Tàu

Chuyên Ngành: Kỹ thuật điện-điện tử

I TÊN ĐỀ TÀI: Thiết Kế Bộ Khống Chế Điện Nguồn

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Tìm hiểu công dụng của từng khí cụ điện có trong đề tài

 Đưa ra các phương án nghiên cứu

 Thiết kế bộ khống chế điện nguồn

 Kiểm tra, đánh giá tính ứng dụng của đề tài

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 04/04/2015

IV NGÀY HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN: 03/08/2015

V HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.S Phạm Chí Hiếu

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

ThS Phạm Chí Hiếu

Bà Rịa - Vũng Tàu, Ngày… tháng …năm 2015

SINH VIÊN THỰC HIỆN

SVTH: Phạm Thanh Tuấn

MỞ ĐẦU

Căn cứ vào tình hình thực tế khi những hộ gia đình có nhu cầu sử dụng nguồn điện dự phòng (như máy phát điện, bình Ăcquy…), theo như hiện giờ nguồn điện dự phòng bắt buộc phải đặt ở ngay cầu dao điện tổng hay CB(Circuit Breaker) tổng trong nhà Đều này gây khó khăn như: Nếu đặt máy phát điện thì gây ra tiếng ồn, mất mỹ quan, gây cản trở hoặc nguy hiểm khi lưu thông qua lại

Để khắc phục những điều này, tôi được sự hướng dẫn của thầy ThS Phạm Chí Hiếu nên tôi thiết kế ra bộ khống chế điện nguồn để có thể di dời nguồn điện dự phòng đến đặt chỗ nào trong nhà như sân thượng hoặc phía sau nhà… tùy ý mà không ảnh hưởng đến công suất cũng như an tòan trong mạng điện

Do kiến thức và kinh nghiệm có hạn, đồng thời thời gian thực hiện còn hạn chế, nên đề tài này không thể tránh khỏi những thiếu sót Do vậy, tôi rất mong nhận được

sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô để đề tài này được hoàn chỉnh hơn

Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người luôn luôn ở bên

và động viên tinh thần cho tôi, tiếp thêm cho tôi động lực để tôi vượt qua những khó khăn trong học tập và trong cuộc sống

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Vũng tàu, ngày … tháng … năm 2015

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên)

Phạm Thanh Tuấn

SVTH: Phạm Thanh Tuấn

MỤC LỤC

Đề mục Trang

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

NHẬN XÉT

MỞ ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 01

1.1 TÌNH HÌNH NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỰC 01

1.2 MỤC TIÊU VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT CỦA ĐỀ TÀI ……… 01

1.3 TÍNH TỐI ƯU CỦA ĐỀ TÀI 01

CHƯƠNG 2 KHÍ CỤ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 03

2.1 CẦU CHÌ ……… 03

2.1.1 Đặc tính chung ……… 03

2.1.1.1 Khái niệm ……… …… 03

2.1.1.2 Dòng cắt ngắn mạch ……… 03

2.1.2 Cấu tạo và thông số chính ……… 04

2.1.2.1 Cấu tạo chung ……… 04

2.1.2.2 Các thông số chính ……… 06

2.1.3 Điều kiện lựa chọn ……… 07

2.1.3.1 Đặc điểm mạng ……… 07

2.1.3.2 Dòng ngắn mạch ……… 07

2.1.3.3 Hong đặc điểm của mạch ……… …… 08

2.1.4 Bảo vệ chọn lọc ……… 09

2.1.4.1 Những điểm chung ………09

2.1.4.2 Sự chọn lọc trong một hệ thống được cung cấp nguồn bằng UPS(bộ lưu điện) ……… 10

2.1.4.3 Bảo vệ chọn lọc giữa cầu chì và công tắc quá dòng ……… 10

2.1.4.4 Bảo vệ chọn lọc giữa CB và cầu chì ……… 11

2.2 MÁY CẮT HẠ ÁP ……… 12

SVTH: Phạm Thanh Tuấn

2.2.1 CB chống quá tải và ngắn mạch ……… 12

2.2.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc ……… 12

2.2.1.2 Phân loại CB hạ áp ……… 13

2.2.1.3 Chức năng của CB ……… 14

2.2.1.4 Tiêu chuẩn áp dụng ……… 15

2.2.1.5 Các đặc tính cơ bản của CB ……… 15

2.2.1.6 Tính chọn lọc ……… 19

2.2.1.7 Các phụ kiện của CB ……… 21

2.2.1.8 Điều kiện lựa chọn CB ……… 21

2.2.2 CB chống dòng dò ……… 22

2.2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc ……… 22

2.2.2.2 Phân loại thiết bị chống dòng điện rò ……… 25

2.2.2.3 Các thông chính của thiết bị bảo vệ chống dòng rò ……… 26

2.2.2.4 Bảo vệ phân biệt giữa các thiết bị chống dòng rò ……… 27

2.2.3 Ví dụ lựa chọn CB ……… 28

2.2.3.1 Cho một mạng điện hạ áp ……… 28

2.2.3.2 Các bước tiến hành lựa chọn CB ……… 29

2.3 CÔNG TẮC TƠ ……… 31

2.3.1 Khái quát ……… 31

2.3.2 Cấu tạo, phân loại: ……… 31

2.3.2.1 Cấu tạo ……… 31

2.3.2.2 Phân lọai ……… 33

2.3.3 Các yêu cầu cơ bản ……… 33

2.3.4 Ký hiệu ……… 34

2.3.4.1 Cuộn dây ……… 34

2.3.4.2 Tiếp điểm chính ……… 34

2.3.4.3 Tiếp điểm phụ ……… 34

2.3.5 Các đại lượng cơ bản ……… 35

2.3.6 Nguyên lý làm việc ……… 35

2.3.7 Các chế độ vận hành của công tắc tơ (theo tiêu chuẩn IEC-158-1) ………… 36

2.3.7.1 Các ký hiệu AC1; AC2; AC3; AC4 ……… 36

2.3.7.2 Các ký hiệu DC1; DC2; DC3; DC4; DC5 ……… 37

SVTH: Phạm Thanh Tuấn

2.3.8 Cách lựa chọn ……… 38

2.3.9 Đặc tính kỹ thuật và phạm vi ứng dụng ……… 38

2.3.10 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng ……….39

2.3.10.1 Hiện tượng hư hỏng tiếp điểm ……… 39

2.3.10.2 Hiện tượng hư hỏng cuộn dây (cuộn hút) ……… 39

2.3.11 Sửa chữa khí cụ điện điều khiển ……… 39

Chương 3 THIẾT KẾ BỘ KHỐNG CHẾ NGUỒN ĐIỆN ……… 41

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG ……… 41

3.2 SƠ ĐỒ MẠCH CỦA HỆ THỐNG ……… 41

3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ……… 41

3.4 ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ……… 42

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ……… 44

4.1 KẾT LUẬN ……… 44

4.1.1 Ưu điểm của đề tài ……… 44

4.1.2 Nhược điểm của đề tài ……… 44

4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ……… 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 45

SVTH: Phạm Thanh Tuấn 1

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1 TÌNH HÌNH NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỰC TẾ

Việt Nam đang có thứ hạng cao trên thế giới về chỉ số tăng trưởng bất chấp tình trạng suy thoái kinh tế toàn cầu Tuy nhiên thách thức đặt ra là mức độ tăng trưởng nền kinh tế diễn ra mạnh mẽ đồng nghĩa với việc nhu cầu sử dụng năng lượng tăng nhanh Trung bình mỗi năm nhu cầu sử dụng năng lượng của đất nước tăng gấp hai nhưng ngành năng lượng tăng trưởng chỉ đáp ứng khoảng 60% yêu cầu Chính vì sự thiếu hụt điện năng như thế dẫn đến tình trạng ”cúp điện” sinh hoạt thường xuyên trong một tuần Đối với những hộ gia đình có điều kiện sử dụng nguồn điện dự phòng (như máy phát điện, bình Ăcquy…) theo như hiện giờ nguồn điện dự phòng bắt buộc phải đặt ở ngay cầu dao điện tổng hay CB(Circuit Breaker) tổng trong nhà Đều này gây khó khăn như: Nếu đặt máy phát điện thì gây ra tiếng ồn, mất mỹ quan, gây cản trở hoặc nguy hiểm khi lưu thông qua lại

Để khắc phục những điều này, tôi được sự hướng dẫn của thầy ThS Phạm Chí Hiếu nên tôi thiết kế ra bộ khống chế điện nguồn để có thể di dời nguồn điện dự phòng đến đặt chỗ nào trong nhà như sân thượng hoặc phía sau nhà… tùy ý mà không ảnh hưởng đến công suất cũng như an tòan trong mạng điện Tính ưu việt của đề tài này là

hệ thống này trên thị trường chưa có bán

1.2 MỤC TIÊU VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT CỦA ĐỀ TÀI

 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và công dụng của từng linh kiện, từng khí cụ

điện có trong hệ thống

 Khảo sát các bộ tự động chuyển nguồn điện như tủ ATS(Automatic Transfer

Switch) và nhu cầu thực tế khi sử dụng thiết bị này

 Hiểu được qui trình công nghệ, nhiệm vụ đìêu khiển, giải pháp bảo vệ an tòan

và chế độ bảo trì thiết bị trong hệ thống

 Qua tìm hiểu, sinh viên có thể nghiên cứu, thiết kế bộ khống chế điện nguồn

1.3 TÍNH TỐI ƯU CỦA ĐỀ TÀI

 Tạo tính tư duy cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu

SVTH: Phạm Thanh Tuấn 2

 Có tính linh động và mở rộng cho sinh viên khi thiết kế bộ khống chế điện

nguồn dựa trên cơ sở thực tế

 Thiết bị này chưa có bán trên thị trường

 Thiết bị rất đơn giản, nhưng rất hữu ích

 Kết hợp với tủ ATS(Automatic Transfer Switch) để tạo thành bộ tự động

chuyển đổi nguồn điện tối ưu

Cầu chì hiện đại được đặc trưng bằng khả năng cắt rất nhanh, đặc biệt trong trường hợp dòng ngắn mạch lớn nhờ tốc độ nóng chảy nhanh của cầu chì Dòng sẽ bị cắt trước khi đạt được giá trị đỉnh của nó, do đó dòng sự cố không bao giờ đạt được giá trị đỉnh.(Hình 2.1)

Các thông số kỹ thuật của cầu chì cần quan tâm bao gồm:

 Thời gian tiền hồ quang T f : Đây là thời gian cần thiết để dòng điện chuyển nguyên tố chì đến điểm hóa hơi trước khi nóng chảy Thời gian này độc lập với điện áp của hệ thống

 Thời gian hồ quang T a : Đây là khoảng thời gian tính từ lúc xuất hiện hồ

quang đến khi hồ quang bị dập tắt hoàn toàn (I=0) Thời gian này phụ thuộc vào điện áp lưới, nhưng nó có thể không đáng kể so với thời gian tiền hồ quang trong trường hợp tổng thời gian chảy Ttc> 40ms

 Thời gian tác động: Là tổng thời gian của tiền hồ quang và hồ quang.

 Khả năng ngắt mạch: Đây là giá trị dòng ngắn mạch mà cầu chì có thể nổ dưới điện áp vận hành danh định

 Nhiệt lượng tích luỹ:

dtI

SVTH: Phạm Thanh Tuấn 4

Giá trị dòng đỉnh giới hạn Iscpeak có thể đạt được trong mạch được bảo vệ

 Giá trị dòng sự cố hiệu dụng Iscrms khi không có cầu chì trong mạch

Chú ý: Chỉ có một dòng cắt nếu thời gian tiền hồ quang Tf < 5ms (đối với hệ thống có tần số 50Hz)

Biểu đồ quan hệ giữa dòng sự cố hiệu dụng và dòng đỉnh giới hạn trình bày ở Hình 2.2 Theo cách này, có thể biết được giá trị dòng đỉnh giới hạn theo các bước sau:

 Tính toán dòng ngắn mạch hiệu dụng lớn nhất

 Căn cứ vào giá trị dòng ngắn mạch hiệu dụng vừa tính và loại cầu chì, tra được giá trị dòng đỉnh giới hạn theo quan hệ Iscrms=f (Iscpeak, loại cầu chì) cho bởi nhà chế tạo

2.1.2 Cấu tạo và thông số chính

2.1.2.1 Cấu tạo chung

a Vỏ cầu chì và các đầu nối

b Dây chảy cầu chì

c Vật liệu dập hồ quang ( thường là cát thạch anh )

a Dòng định mức I e (A): Đây là dòng lớn nhất mà có thể chảy qua cầu chì

một cách liên tục mà không gây ra đứt chì

b Giá trị I 2 t: Đây là mức năng lượng cần thiết để có thể phá hủy chì và nó là

một đặc trưng quan trọng của cầu chì Nó còn là một đại lượng mà các thiết

bị đầu nguồn phải chịu được trước khi cầu chì ngắt mạch

c Điện áp rơi: Giá trị điện áp rơi trên cầu chì thì luôn được tính toán bởi nhà

sản xuất Một cầu chì sẽ trở nên nóng và gây thất thoát năng lượng ở những mức dòng nào đó Vì vậy điện áp rơi nên được cân nhắc một cách đặc biệt

khi sử dụng cầu chì trong mạng hạ áp

d Khả năng cắt(A): Khả năng cắt là dòng cực đại mà cầu chì có thể ngắt một

cách an toàn Một số loại cầu chì được thiết kế với khả năng cắt lớn (HRC) thì dây chảy luôn được bao bọc trong cát hay những chất liệu tương tự

e Điện áp định mức U e (V): Điện áp định mức của cầu chì thì luôn lớn hơn

hoặc bằng với điện áp của mạch điện Cầu chì hạ áp thì thường đựơc sử dụng ở những mức điện áp nhỏ hơn điện áp định mức của chúng

 Ngoài ra cầu chì còn có các đặc tính sau:

+ Dòng điện nhiệt quy ước với cầu chì Ith( A)

+ Dòng điện nhiệt quy ước với những vật kết nối Ith(A)

+ Tần số định mức- Hz

+ Điện áp cách điện định mức Ui (V)

+ Dòng ngắn mạch định mức- kAeff

+ Dòng cắt trong thời gian ngắn nhất ( 1giây) Icw kAeff

+ Khả năng cắt theo chế tạo – A

Bộ phận kết nối cầu chì với đế

SVTH: Phạm Thanh Tuấn 7

+ Điện áp xung định mức Uimp (V)

+ Tổng tổn thất năng lượng ở Ith ( không kể cầu chì) Pv (W)

+ Trọng lượng ( không kể hộp bao)- kg

+ Mức độ bảo vệ (IP)

+ Điều kiện hoạt động

2.1.3 Điều kiện lựa chọn

Ba thông số phải được tính đến khi chọn một hệ thống bảo vệ:

ku: hệ số thay đổi điện áp định mức theo tần số

+ 48 ≤ f <1000 Hz: không thay đổi điện áp định mức

2.1.3.2 Dòng ngắn mạch

Một khi đã thiết lập, giá trị của nó phải được kiểm tra để đảm bảo chúng nhỏ hơn dung lượng ngắt của cầu chì

 Các hình thức nối đất

A A+B A+B A+B

In : dòng ước tính của cầu chì

Kt: hệ số cho bởi bảng dưới đây

1 0.95 0.90 0.86 0.83 0.79 0.76

1

1 0.95 0.93 0.90 0.86 0.84

1

1 0.95 0.90 0.86 0.83 0.80

Nếu cầu chì lắp đặt vào khu vực kín gió thì giá trị Kt và Kv phải được tăng lên một lượng

Tốc độ không khí V < 5 m/giây: Kv = 1 + 0.05 V

SVTH: Phạm Thanh Tuấn 9

Tốc độ không khí V 5 m/giây: Kv = 1.25

Ví dụ: một cầu chì được đặt trong bảng mạch bên trong một tủ có thông hơi

+ Nhiệt độ trong tủ khoảng : 60 0

C + Tốc độ không khí: 2 m/giây

Kv = 1 + 0.05 x 2 = 1.1; Kt = 1.1 x 0.86 = 0.95

 Các lưu ý khi sử dụng ở độ cao >2000m

+ Không giảm dòng định mức của cầu chì

+ Khả năng ngắt ngắn mạch bị giới hạn, cần liên hệ với nhà sản xuất để có thông tin cụ thể

+ Giảm định cỡ của cầu chì

2.1.4 Bảo vệ chọn lọc

2.1.4.1 Những điểm chung

Trong trường hợp có sự cố trên bất cứ điểm lắp đặt nào, sự bảo vệ chọn lọc sẽ bảo đảm thiết bị bảo vệ DP( cầu chì ) mở ngay lập tức sự cố đầu nguồn, không làm ngắt thiết bị khác trong toàn bộ hệ thống Sự chọn lọc cho phép hệ thống tiếp tục hoạt động

mà không bị ảnh hưởng bởi sự cố

Hình 2.8 Hệ thống nguồn được cung cấp bằng UPS

Hình 2.6 Sự phân biệt hoàn toàn toàn

Hình 2.7 Sự phân biệt từng phần

SVTH: Phạm Thanh Tuấn 11

Những thiết bị bảo vệ chọn lọc có tầm quan trọng cao trong hệ thống nguồn được cung cấp bằng UPS, nơi sự đóng cắt nhanh phải không dẫn đến bất kì sự xáo trộn nào trên hệ thống đang làm việc bình thường

Sự chọn lọc phải tính đến hai đặc tính của những hệ thống đó:

 Dòng sự cố thấp ( xấp xỉ 2 x In)

 Thời gian sự cố lớn nhất thường đặt ở 10ms

2.1.4.3 Bảo vệ chọn lọc giữa cầu chì và công tắc quá dòng

Cầu chì được đặt phía trên so với công tắc quá dòng Một công tắc quá dòng bao gồm một công tắc tơ và một rơle nhiệt

Đường cong của cầu chì kết nối với công tắc quá dòng phải cắt qua điểm A và B tương ứng với:

Ia: khả năng ngắt của công tắc quá dòng

0.5 đến 3 giây

3 đến 6 giây

7 đến 12 giây

7 đến 12 giây 2.5 đến 5 giây

(1): giá trị trung bình có thể thay đổi theo loại động cơ và tải

Hình 2.9 Sự phân biệt giữa cầu chì và công tắc quá dòng

SVTH: Phạm Thanh Tuấn 12

Ứng suất nhiệt độ của cầu chì phải nhỏ hơn công tắc dòng quá tải

2.1.4.4 Bảo vệ chọn lọc giữa CB và cầu chì

Sự kết hợp đúng đắn của một cầu chì với những thiết bị khác ( CB,…) cung cấp sự chọn lọc đầy đủ, kinh tế và an toàn

 Đường cong nóng chảy tiền hồ quang của cầu chì phải được đặt trên điểm

 Giá trị I2t của cầu chì và CB phải luôn luôn nhỏ hơn giá trị trên cáp

Hình 2.10 Sự phân biệt cầu chì/CB

2.2 MÁY CẮT HẠ ÁP

Máy cắt hạ áp (Circuit Breaker - CB) là loại khí cụ điện điều khiển bằng tay nhưng

có khả năng tự động cắt mạch khi mạng điện bị ngắn mạch, quá tải hoặc sụt áp v.v… Hiện nay, máy cắt hạ áp được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện hạ áp thuộc lĩnh vực công nghiệp, dân dụng… và đang thay thế dần cầu chì

2.2.1 CB chống quá tải và ngắn mạch

SVTH: Phạm Thanh Tuấn 13

2.2.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Cấu tạo của CB gồm các thành phần chính như sau:

a Vỏ của CB có chức năng đảm bảo an toàn cho người khi sử dụng và thao tác

đóng cắt trên CB

b Cơ cấu đóng ngắt đảm bảo tất cả các cực của CB được đóng ngắt cùng một lúc

và chính xác

c Cơ cấu ngắt điện từ có bộ phận cơ bản là cuộn dây Cuộn dây có một lõi sắt cố

định và lõi chuyển động Nếu dòng điện vượt quá một giá trị xác định trước, cuộn dây sinh ra một lực điện từ đủ mạnh để thắng lực giữ của lò xo và hút phần ứng Cơ cấu đóng ngắt lúc đó được tác động bằng một cần đóng ngắt làm tiếp điểm của CB nhanh chóng mở ra

d Cơ cấu nhiệt bảo vệ quá tải bằng thanh lưỡng kim Độ cong của nó phụ thuộc

vào cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua Sau khi cong đến một mức độ xác định (hay nhiệt độ nhất định) thanh lưỡng kim sẽ tác động tới cơ cấu đóng cắt

e Tiếp điểm gồm có tiếp điểm hồ quang, tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh Do yêu

cầu tiếp điểm phải có điện trở tiếp xúc nhỏ và vật liệu làm tiếp điểm phải chịu nhiệt khi ngắn mạch nên đòi hỏi tiếp điểm phải làm bằng chất liệu đặc biệt

Hệ thống dập hồ quang gồm hai phần: ngăn dẫn hồ quang và buồng dập hồ quang

Hồ quang khi vừa phát sinh ngay lập tức bị dồn vào buồng dập hồ quang qua ngăn dẫn

hồ quang Quá trình dập tắt hồ quang xảy ra trong buồng dập hồ quang theo nguyên

tắc hạn chế dòng điện

Hình 2.11 Cấu tạo của CB hạ áp

1 Cần tác động

2 Cơ cấu tác động đóng/mở

3 Cơ cấu tiếp điểm

4 Cơ cấu đầu nối

5 Lưỡng kim nhiệt

6 Vít hiệu chỉnh dòng tác động

7 Cơ cấu cắt điện từ

8 Hệ thống dập hồ quang

SVTH: Phạm Thanh Tuấn 14

2.2.1.2 Phân loại CB hạ áp

a Loại MCB (Miniature Circuit Breakers)

Thường được sử dụng trong công nghiệp thương mại, thiết bị trong nhà và trong dân dụng Do đó, MCB có kích thước cũng như dòng định mức nhỏ, nên

nó phù hợp cho việc bảo vệ cáp, bảo vệ thiết bị chiếu sáng, mạch nung (lò sưởi, bàn ủi) cũng như điều khiển và bảo vệ các động cơ có công suất nhỏ

Các thông số đặc trưng của MCB là:

 Số cực: 1P, 1P+N, 2P, 3P và 4P;

 Dòng điện định mức: 0.1 -100A;

 Điện áp định mức: 220 - 415VAC, 60 -110VDC;

 Khả năng cắt dòng ngắn mạch: 3, 4.5, 6, 10kA

b Loại MCCB (Moulded Case Circuit Breakers) về cơ bản cũng giống như MCB

nhưng có một số khác biệt sau:

 MCCB có các giá trị định mức cao hơn nên nó thường được đặt các hệ thống phân phối điện gần nguồn hơn MCB Các giá trị điện áp định mức cao hơn có thể lên đến 1000VAC hay 1200VDC;

 Giá trị dòng định mức lớn hơn 100A có thể lên đến 2500A hay lớn hơn;

 Khả năng ngắt dòng cũng cao hơn lên đến 50kA hay hơn nữa

c Điều khiển: điều khiển vận hành, cắt khẩn cấp, dừng khẩn cấp và cắt vì lý

do bảo dưỡng cơ học

d Bảo vệ chống quá áp và chống thấp áp

e Bảo vệ phát hiện dòng rò và chống điện giật

Bảng 2.5 chức năng của CB/dao cách ly

Chức năng Các điều kiện có thể

Điều khiển Vận hành X

Cắt và ngừng khẩn cấp (có thể với cuộn dây tác động để

điều khiển từ xa)

SVTH: Phạm Thanh Tuấn 15

Cắt vì lý do bảo dưỡng cơ X Bảo vệ Quá tải X

Ngắn mạch X Hỏng cách điện (với rơle so lệch) Điện áp thấp (với cuộn dây phát hiện điện áp

thấp) Điều khiển từ xa (với điều khiển điện hoặc thiết bị

cắt mạch điều khiển từ xa)

Đo lường/chỉ thị (thường không bắt buộc với bộ tác

động kiểu điện từ)

2.2.1.4 Tiêu chuẩn áp dụng

Các CB công nghiệp cần phù hợp với IEC 947-1 và 947-2 hoặc các tiêu chuẩn tương đương Cb dân dụng cần phù hợp với IEC 898 và các tiêu chuẩn quốc gia tương đương

c Dòng điện định mức (I n ):

Đó là giá trị dòng liên tục mà CB với rơle bào vệ quá dòng có thể chịu được

vô hạn định ở nhiệt độ môi trường do nhà chế tạo quy định, và nhiệt độ của các bộ phận mang điện không vượt quá giới hạn cho phép

d Dòng tác động bộ phận bảo vệ quá dòng I r (dòng hiệu chỉnh nhiệt) ,

I r =K r I n với K r là hệ số hiệu chỉnh:

Ngoại trừ các CB nhỏ dễ dàng thay thế, các CB công nghiệp đựợc trang bị rơle quá dòng có thể thay đổi được hơn nữa để CB thích ứng với đặc tính của mạch bảo vệ và tránh sự vượt quá kích cỡ cần thiết cho dây cáp, các rơle tác động thường phải hiệu chỉnh được dòng hiệu chỉnh Ir hoặc Irth là giá trị dòng ngưỡng tác động của CB Đó cũng là dòng cực đại mà CB có thể chịu

Các thí nghiệm để xác định khả năng cắt được quy định theo tiêu chuẩn bao gồm:

Trình tự thao tác: thực hiện chuỗi thao tác mở và đóng khi ngắn mạch

Sự lệch pha dòng và áp Khi điện áp và dòng cùng pha (cos = 1), việc cắt dòng là dễ nhất Việc cắt sẽ khó hơn nhiều khi cos có giá trị nhỏ, nhất là khi cos = 0

Tất cả các lưới điện thường có dòng ngắn mạch chậm pha và các tiêu chuẩn thường dựa trên các giá trị cos tiêu biểu cho phần lớn hệ thống điện mức dòng sự cố càng lớn, cos càng nhỏ ( ví dụ đặt gần máy phát hoặc biến thế lớn)

Bảng 2.6 quan hệ giữa Icu và cos của mạch sự cố ( theo tiêu chuẩn IEC 947-2)

Ngược lại, quan trọng là các dòng có giá trị nhỏ (với xác xuất lớn hơn) phải được cắt trong các điều kiện tốt nhằm đảm bảo đóng lại của các CB một cách nhanh chóng và an toàn tuyệt đối, sau khi đã loại trừ nguyên nhân gây ra sự

cố vì lý do đó, một đặc tính mới – Ics đã được đặt ra, thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm dòng Icu (25,50,75,100%) cho các thiết bị công nghiệp

g Điện áp thử nghiệm xung (U imp )

Đặc tính này được đo bằng kV, thể hiện khả năng chịu điện áp quá độ trong các điều kiện thử nghiệm

h Các đặc tuyến ngắt dòng: B, C, D, K, Z và MA

i Dòng cắt ngắn mạch theo chế tạo (Icm)

Đó là dòng tức thời lớn nhất mà CB có thể thiết lập dưới điện áp định mức trong điều kiện đặc trưng Trong chế độ dòng xoay chiều, giá trị này bằng k lần Icu (dòng định mức cắt) hệ số k phụ thuộc vào cos ( bảng 2.7)

Bảng 2.7 Mối tương quan giữa I cu , I cm và cos ( theo tiêu chuẩn IEC 947-2)

Icu cos Icm = k.Icu

6 kA < Icu  10kA 0.5 1,7 x Icu

10 kA < Icu  20kA 0.3 2 x Icu

20 kA < Icu  50kA 0.25 2,1 x Icu

50 kA < Icu 0.2 2,2 x Icu

j Cơ cấu bảo vệ:

 Cơ cấu bảo vệ kiểu nhiệt từ

- Các bộ tác động kiểu từ nhiệt không bù

Các CB với bộ tác động theo nguyên tắc nhiệt không bù có dòng tác động phụ thuộc vào nhiệt độ Nếu như thiết bị được đặt trong tủ hoặc trong môi trường có nhiệt độ cao thì dòng tác động khi quá tải sẽ bị giảm xuống có sự chuyển hạng nếu CB làm việc với nhiệt độ cao hơn nhiệt

Bảng 2.8 Ví dụ về chuyển hạng cho các CB có bộ tác động nhiệt không bù theo nhiệt độ

mức (A)

40 0 C 45 0 C 50 0 C 55 0 C 60 0 C

TM 160D 160 156 152 147 144

TM 200D 200 195 190 185 180 1M 250D 250 244 238 231 225

- Bộ phận tác động từ nhiệt có bù:

Các bộ phận này được trang bị một thanh lưỡng kim bù nhiệt cho phép chọn dòng hiệu chỉnh Ir của bộ phận tác động theo sự thay đổi nhiệt độ trong một phạm vi định sẵn

 Bộ tác động kiểu điện tử:

Bộ tác động kiểu điện tử có ưu điểm lớn về độ ổn định khi vận hành trong điều kiện nhiệt độ thay đổi mặc dù vậy các thiết bị đóng cắt vẫn

SVTH: Phạm Thanh Tuấn 19

chịu ảnh hưởng nhiệt độ nên nhà chế tạo thường cung cấp dưới dạng biểu đồ các giá trị lớn nhất của ngưỡng dòng tác động cho phép theo nhiệt độ

Bảng 2.9

M25N/H/L  40 0C 45 0C 50 0C 55 0C 60 0C CBA I n (A) 2500 2500 2500 2450 2400

I r chỉnh định lón nhất 1 1 1 0,98 0,96 CBB I n (A) 2500 2500 2500 2350 2200

 Tuổi thọ cơ “số lần đóng cắt”: số lần đóng cắt CB qua cần tác động

Tuổi thọ điện của CB bao giờ cũng nhỏ hơn tuổi thọ cơ

ví dụ: một MCB của Federal (FHB-B) có tuổi thọ cơ là 10000 lần và tuổi

thọ điện của nó là 4000 lần

l Kích thước của CB:

 Chiều dày (D)

 Chiều rộng (W)