MD13 GT KCD HA THE

- Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Nội dung môn học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơbản và những kỷ năng cần thiết về cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tính kỹ thuật và ứng

MỤC LỤC

TRANG

TÊN MÔ ĐUN: KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ THẾ

- Tính chất của mô đun:

Là mô đun cơ sở nghề

- Ý nghĩa và vai trò của mô đun:

Nội dung môn học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơbản và những kỷ năng cần thiết về cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tính kỹ thuật

và ứng dụng, nắm được các hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và cách sữa chữamột số khí cụ điện cơ bản nhằm ứng dụng có hiệu quả trong ngành nghề củamình

Mục tiêu của mô đun:

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc và công dụng của các khí cụđiện hạ thế

- Lựa chọn đúng các khí cụ điện theo các yêu cầu cụ thể

- Lắp đặt và bảo dưỡng các khí cụ điện đúng quy trình

- Sửa chữa được các hư hỏng thường gặp của các khí cụ điện

- Thiết lập và sửa chữa được các mạch tự động điều khiển đơn giản dùngtrong lĩnh vực điện dân dụng

- Tuân thủ các nguyên tắc an toàn khi lắp đặt và sửa chữa khí cụ điện

- Có tính tỷ mỉ, đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp

Nội dung của mô đun:

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành

Kiểm tra*

11 Áp tô mát 6 3 3 0

BÀI MỞ ĐẦU

Khí cụ điện hạ thế là giáo trình được xây dựng dưới dạng mô đun dùngcho đào tạo Cao đẳng nghề chuyên ngành Điện dân dụng, cũng là tài liệu thamkhảo cho học viên trung cấp nghề, cao đẳng điện công nghiệp hoặc các sinh viêncác trường kỹ thuật có liên quan

Tài liệu được biên soạn thành 19 bài theo chương trình khung của Tổngcục dạy nghề ban hành Cuối mỗi bài, tác giả cung cấp những câu hỏi để ôn tập

và thảo luận, giúp cho sinh viên nắm vững bài hơn

Bài 1: Khái quát về khí cụ điện

Bài 2: Các trạng thái và chế độ làm việc của khí cụ điện

Bài 3: Hồ quang và cách dập tắt hồ quang

Bài 4: Tiếp xúc điện

Bài 12: Rơ le nhiệt

Bài 13: Công tắc tơ

Bài 14: Khởi động từ

Bài 15: Rơle trung gian

Bài 16: Rơle thời gian

Bài 17: Rơle dòng điện

Bài 18: Rơle điện áp

Bài 19: Rơle tốc độ

Tác giả đã giành nhiều công sức cho việc biên soạn giáo trình này Tuynhiên, vì thời gian biên soạn còn hạn chế và đây là lần đầu tiên tài liệu được biênsoạn, nên tài liệu không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Rất mong nhậnđược các ý kiến đóng góp chân thành của các thầy cô giáo cùng độc giả để tàiliệu được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

BÀI 1 KHÁI QUÁT VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN

Mã bài: MĐ 13.01 Giới thiệu:

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp điện năng các thiết bị điệndân dụng, điện công nghiệp cũng như các khí cụ điện được sử dụng ngày càngtăng lên không ngừng Đa dạng về chủng loại, chất lượng của các khí cụ điệncũng không ngừng được cải tiến và nâng cao cùng với sự phát triển của côngnghệ mới Vì vậy đòi hỏi người công nhân làm việc trong các ngành, nghề vàđặc biệt trong các nghề điện phải hiểu rõ về các yêu cầu, nắm vững cơ sở lýthuyết khí cụ điện Biết ứng dụng của từng loại khí cụ điện để sử dụng hợp lýtrong các điều kiện làm việc

Nội dung bài học này nhằm trang bị cho người học những kiến thức cơbản và cần thiết về cơ sở lý thuyết khí cụ điện nhằm ứng dụng có hiệu quả trongngành nghề của mình

Mục tiêu:

- Trình bày được cách phân loại và các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện

- Nhận biết được các loại khí cụ điện theo công dụng, điện áp, dòng điện

Khí cụ điện được sử dụng rộng rãi ở các nhà máy phát điện, các trạm biến

áp, trong các xí nghiệp công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy lợi, giaothông vận tải, quốc phòng

Ở nước ta khí cụ điện hầu hết được nhập từ nhiều nước khác nhau nênquy cách không thống nhất, việc bảo quản và sử dụng có nhiều thiếu sót dẫn đến

hư hỏng, gây thiệt hại khá nhiều về kinh tế Do đó việc nâng cao hiệu quả sửdụng, bảo dưỡng, bảo quản và kỹ thuật sửa chữa khí cụ điện phù hợp điều kiệnkhí hậu nhiệt đới của nước ta là nhiệm vụ quan trọng, cần thiết hiện nay

2 Phân loại khí cụ điện

Mục tiêu: Trình bày được cách phân loại khí cụ điện

Có thể phân loại khí cụ điện theo những cách khác nhau

2.1 Phân loại theo công dụng

- Khí cụ điện đóng cắt: Cầu dao, công tắc, nút ấn, dao cách ly, máy cắt, áp

tô mát

- Khí cụ điện bảo vệ: Rơle, áp tô mát, cầu chì…

- Khí cụ điện điều khiển: Công tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ letốc độ, rơ le thời gian, bộ khống chế

- Khí cụ điện đo lường: Máy biến dòng, máy biến áp đo lường

2.2 Phân loại theo điện áp

- Khí cụ điện cao áp: Được chế tạo để sử dụng ở điện áp định mức lớnhơn 1000V

- Khí cụ điện hạ áp: Được chế tạo để sử dụng ở điện áp định mức nhỏ hơn1000V

2.3 Phân loại theo dòng điện

- Khí cụ điện một chiều: Các khí cụ điện có cuộn hút dùng điện một chiều

- Khí cụ điện xoay chiều: Các khí cụ điện có cuộn hút dùng điện xoaychiều

2.4 Phân loại theo nguyên lý làm việc:

- Khí cụ điện kiểu điện từ, cảm ứng, nhiệt, có tiếp điểm, không có tiếpđiểm,

3 Các yêu cầu cơ bản đối với khí cụ điện

Mục tiêu: Trình bày được các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện.

Khí cụ điện phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Khí cụ điện phải đảm bảo sử dụng lâu dài với các thông số kỹ thuật ởgiá trị định mức Nói cách khác dòng điện qua vật dẫn không được vượt quá trị

số cho phép vì nếu không sẽ làm nóng khí cụ điện quá mức cho phép và chónghỏng

- Khí cụ điện ổn định nhiệt và ổn định điện động Vật liệu phải chịu nóngtốt và có cường độ cơ khí cao vì khi quá tải hay ngắn mạch, dòng điện lớn có thểlàm khí cụ điện hư hỏng

- Vật liệu cách điện phải tốt để khi xảy ra quá điện áp trong phạm vi chophép khí cụ điện không bị đánh thủng

- Khí cụ điện phải đảm bảo làm việc được chính xác, an toàn song phảigọn nhẹ, rẻ tiền, dễ gia công, dễ lắp ráp, kiểm tra và sữa chữa

- Ngoài ra khí cụ điện phải làm việc ổn định ở các điều kiện và môitrường yêu cầu

Câu hỏi trắc nghiệm:

Đọc kỹ các câu hỏi, chọn ý trả lời đúng nhất và đánh dấu x vào ô thích hợpT

d Cả a, b và c đều sai.

1

2

Yêu cầu cơ bản đối với KCĐ là:

a KCĐ phải đảm bảo sử dụng lâu dài với các thông số

kỹ thuật ở định mức

b Vật liệu cách điện phải tốt, làm việc tốt trong các

môi trường, khí hậu

c KCĐ phải ổn định nhiệt, ổn định điện động, làm

việc chính xác, an toàn, gọn nhẹ, rẻ tiền

d Cả a, b và c đều đúng

□ □ □ □

1

3

Khí cụ điện phân loại theo điện áp có các loại:

a Khí cụ điện cao áp - Khí cụ điện hạ áp

b Khí cụ điện dùng trong mạch điên AC và DC

c Khí cụ điện điện từ, cảm ứng, nhiệt

BÀI 2 CÁC TRẠNG THÁI VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN

Mã bài: MĐ 13.02 Giới thiệu:

Khí cụ điện rất đa dạng, được sử dụng phổ biến trong mạng điện cũng nhưtrong các mạch điện điều khiển Khi sử dụng các khí cụ điện vào những vị trí cụthể ta phải biết chính xác về khả năng làm việc của khí cụ đó qua việc phân tíchkhả năng làm việc của khí cụ điện trong các chế độ làm việc khác nhau

Mục tiêu:

- Giải thích được các trạng thái và chế độ làm việc của khí cụ điện

- Phân biệt được các trạng thái và chế độ làm việc của khí cụ điện

- Tuân thủ các nguyên tắc an toàn khi làm việc

- Tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

Nội dung:

1 Các trạng thái làm việc của khí cụ điện

Mục tiêu: Giải thích được các trạng thái làm việc của khí cụ điện.

1.1 Trạng thái làm việc bình thường (định mức)

Khi thiết bị điện làm việc ở trạng thái bình thường thì các thông số kỹthuật vận hành như dòng điện, điện áp, công suất đều đạt giá trị định mức hoặctrong giới hạn cho phép, vì vậy thiết bị điện vận hành được lâu dài, nhiệt độkhông vượt quá giới hạn cho phép, cách điện và tuổi thọ của thiết bị điện đượcđảm bảo Nếu một trong các thông số kỹ thuật trên vượt quá hoặc giảm quá thấp

so với giá trị định mức ghi trên nhãn thiết bị điện thì xem như nó đã chuyển sangtrạng thái làm việc không bình thường, có thể dẫn tới làm giảm tuổi thọ hoặc hưhỏng thiết bị điện

1.2 Trạng thái quá tải

Là trạng thái dòng điện chạy qua thiết bị điện lớn hơn giá trị định mức của

nó nhưng vẫn nhỏ hơn dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất (Iđm < Ivh < INmin), làm chonhiệt độ của thiết bị điện vượt quá trị số cho phép, dẫn tới cách điện của thiết bịđiện mau chóng bị già hoá do nhiệt Nếu thiết bị điện vận hành trong trạng tháiquá tải thì tuổi thọ của nó giảm rất nhanh, nguy cơ xảy ra ngắn mạch tăng

τ

0 t1

Hình 2.1 Đường đặc tính phát nóng theo thời gian của khí cụ điện ở chế độ dài hạn.

τ

Khi bị quá điện áp thì điện trường có thể vượt quá giới hạn điện trườngion hoá (E > Ei) gây ra hiện tượng đánh thủng cách điện, làm hư hỏng thiết bịđiện Trong trường hợp quá điện áp không đủ lớn thường gây ra quá tải

1.4 Trạng thái ngắn mạch

Ngắn mạch (chập mạch) là trạng thái mà tổng trở trong mạch điện bị giảmđột ngột và dòng điện tăng lên rất lớn so với giá trị định mức Khi có ngắn mạchdòng điện rất lớn, đây là trường hợp sự cố của mạch điện nên cần thiết phải cóthiết bị bảo vệ

Các loại ngắn mạch: ngắn mạch 3 pha, ngắn mạch 2 pha, ngắn mạch 1pha, ngắn mạch 2 pha chạm đất

2 Các chế độ làm việc của khí cụ điện

Mục tiêu: Giải thích được các chế độ làm việc của khí cụ điện

2.1 Chế độ làm việc dài hạn

Phát nóng của vật thể đồng chất ở chế độ làm việc dài hạn

Chế độ làm việc dài hạn là chế độ khí cụ làm việc trong thời gian t > t1, t1

là thời gian phát nóng của khí cụ điện từ nhiệt độ môi trường xung quanh đếnnhiệt độ ổn định (hình 2.1) với phụ tải không đổi hoặc thay đổi ít Khi đó độchênh lệch nhiệt độ đạt tới trị số nhất định tôđ

Một vật dẫn đồng chất, tiết diện đều đặn có nhiệt độ ban đầu là nhiệt độmôi trường xung quanh Giả thiết dòng điện có giá trị không đổi bắt đầu qua vậtdẫn: Từ lúc này vật dẫn tiêu tốn năng lượng điện để chuyển thành nhiệt nănglàm nóng vật dẫn Lúc đầu, nhiệt năng tỏa ra môi trường xung quanh ít mà chủyếu tích lũy trong vật dẫn, nhiệt độ vật dẫn bắt đầu tăng dần lên và sau một thờigian đạt tới giá trị ổn định tôđ và giữ ở giá trị này Như vậy là nhiệt độ vật dẫntăng nhanh theo thời gian đến một lúc nào đó chậm dần và đi đến ổn định

2.2 Chế độ làm việc ngắn hạn

Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ là chế độ khi đóng điện nhiệt độ của

nó không đạt tới nhiệt độ ổn định, sau khi phát nóng ngắn hạn, khí cụ được ngắt,nhiệt độ của nó sụt xuống tới mức không so sánh được với môi trường xungquanh (Hình 3.2)

od

τ to đ

t > t 1 t

2.3 Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại

Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại là chế độ làm việc mà nhiệt độ của khí

cụ điện tăng lên trong khoảng thời gian khí cụ làm việc, nhiệt độ giảm xuốngtrong khoảng thời gian khí cụ nghỉ, nhiệt độ giảm chưa đạt đến giá trị ban đầuthì khí cụ điện làm việc lặp lại Sau khoảng thời gian, nhiệt độ tăng lên lớn nhấtgần bằng nhiệt độ giảm nhỏ nhất thì khí cụ điện đạt được chế độ dừng, nhiệt độdao động trong khoảng từ τmin đến τmax (Hình 3.3)

BÀI 3

HỒ QUANG ĐIỆN VÀ CÁCH DẬP TẮT HỒ QUANG ĐIỆN

Mã bài: MĐ 13.03 Giới thiệu:

Trong khí cụ điện, hồ quang thường xảy ra ở các tiếp điểm khi cắt dòngđiện Hồ quang điện phát sinh sẽ nhanh chóng làm hư hỏng khí cụ điện, vì vậyvấn đề đặt ra phải tìm biện pháp để dập tắt hồ quang điện phát sinh hoặc hạn chếnó

Mục tiêu:

- Giải thích được sự phát sinh hồ quang và ảnh hưởng của nó tới thiết bịdùng điện

- Trình bày được các phương pháp dập tắt hồ quang ở các khí cụ điện

- Nghiêm túc trong công việc và luôn tuân thủ các quy tắc an toàn

Nội dung:

1 Ảnh hưởng của hồ quang đối với thiết bị dùng điện

Mục tiêu: Giải thích được ảnh hưởng của hồ quang điện tới thiết bị dùng điện.

1.1 Quá trình phát sinh của hồ quang điện

Trong các khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện (cầu dao, Công tắc tơ,rơle…) khi chuyển mạch sẽ phát sinh hiện tượng phóng điện

Trước đó khi các tiếp điểm đóng điện trong mạch có dòng điện, điện áptrên phụ tải là U còn điện áp trên 2 tiếp điểm A, B bằng 0 (Hình 3.1a) Khi cắtđiện 2 tiếp điểm A, B rời nhau (Hình 3.1b) lúc này dòng điện giảm nhỏ Toàn bộđiện áp U đặt lên 2 cực A, B do khoảng cách d giữa 2 tiếp điểm rất nhỏ nên điệntrường giữa chúng rất lớn (Vì điện trường U/d)

Do nhiệt độ và điện trường ở các tiếp điểm lớn nên trong khoảng khôngkhí giữa 2 tiếp điểm bị ion hóa rất mạnh nên khối khí trở thành dẫn điện (Gọi làplasma) sẽ xuất hiện phóng điện hồ quang có mật độ dòng điện lớn (104 – 105

A /cm2), nhiệt độ rất cao (3000 – 10000)0C Điện áp càng cao dòng điện cànglớn thì hồ quang càng mãnh liệt

Vậy: Hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khí, chất lỏng

hoặc hơi có mật độ dòng điện rất lớn đạt tới hàng chục ngàn A/Cm2, làm phátsinh nhiệt độ ở vùng thân hồ quang rất cao từ (3000÷10000)0C

Hồ quang điện phát sinh là do môi trường giữa các điện cực (hoặc giữacác cặp tiếp điểm) bị ion hóa (xuất hiện các hạt dẫn điện)

Ion hóa có thể xảy ra bằng các con đường khác nhau duới tác dụng củaánh sáng, nhiệt độ, điện trường mạnh,

B A B

A I

d

Hình 3.1: Quá trình hình thành hồ quang điện

Trong thực tế quá trình phát sinh hồ quang điện có những dạng ion hóasau:

- Quá trình phát xạ điện tử nhiệt

- Quá trình tự phát xạ điện tử

- Quá trình ion hóa do va chạm

- Quá trình ion hóa do nhiệt

a) Quá trình phát xạ điện tử nhiệt

Điện cực và tiếp điểm được chế tạo từ kim loại, mà trong cấu trúc kimloại luôn luôn tồn tại các điện tử tự do chuyển động về mọi hướng trong quỹ đạocủa cấu trúc hạt nhân nguyên tử

Khi tiếp điểm bắt đầu mở ra lực nén vào tiếp điểm giảm dần khiến điệntrở tiếp xúc tăng lên chỗ tiếp xúc, dòng điện bị thắt lại dẫn đến mật độ dòng điệntăng rất lớn làm nóng các điện cực (nhất là ở cực âm có nhiều electron)

Khi bị đốt nóng, động năng của các điện tử tăng nhanh đến khi nănglượng nhận Wđn được lớn hơn công thoát At liên kết hạt nhân thì điện tử sẽ thoát

ra khỏi bề mặt cực âm trở thành điện tự do Quá trình này phụ thuộc vào nhiệt

độ điện cực, vật liệu làm điện cực

b) Quá trình tự phát xạ điện tử

Khi tiếp điểm hay điện cực vừa mở ra lúc đầu khoảng cách còn rất bé Nếu có một điện trường đủ lớn đặt lên điện cực (nhất là vùng cực âm cókhoảng cách nhỏ có thể tới hàng triệu V/cm), với cường độ điện trường lớn ởcực âm các điện tử tự do được cung cấp thêm năng lượng sẽ bị kéo bật ra khỏi

bề mặt catốt để trở thành các điện tử tự do

Quá trình này phụ thuộc vào cường độ điện trường E và vật liệu làm điệncực

c) Quá trình ion hóa do va chạm

Sau khi tiếp điểm mở ra, dưới tác dụng của nhiệt độ cao hoặc của điệntrường lớn (mà thông thường là cả hai) thì các điện tử tự do sẽ phát sinh chuyểnđộng từ cực dương sang cực âm

Do điện trường rất lớn nên các điện tử chuyển động với tốc độ rất cao.Trên đường đi các điện tử này va chạm với các nguyên tử và phân tử khí sẽ làmbật ra các điện tử và các ion dương Các phần tử mang điện này lại tiếp tục thamgia chuyển động và va chạm để làm xuất hiện các phần tử mang điện khác

Do vậy mà số lượng các phần tử mang điện tăng lên không ngừng, làmmật độ điện tích trong khoảng không gian giữa các tiếp điểm rất lớn

Quá trình này phụ thuộc vào cường độ điện trường, mật độ các phần tửtrong vùng điện cực, lực liên kết phân tử, khối lượng của phân tử

d) Quá trình ion hóa do nhiệt

Do có các quá trình phát xạ điện tử và ion hóa do va chạm, một lượng lớnnăng lượng được giải phóng làm nhiệt độ vùng hồ quang tăng cao và thườngkèm theo hiện tượng phát sáng

Nhiệt độ khí càng tăng thì tốc độ chuyển động của các phần tử khí càngtăng và số lần va chạm do đó cũng càng tăng lên

Do va chạm, một số phân tử khí sẽ phân li thành các nguyên tử Cònlượng các ion hóa tăng lên do va chạm khi nhiệt độ tăng thì gọi đó là lượng ionhóa do nhiệt

1.2 Tác hại của hồ quang điện đối với thiết bị dùng điện

Khi đóng cắt các thiết bị điện như công tắc tơ, cầu dao, máy cắt, hồquang sẽ xuất hiện giữa các cặp tiếp điểm

Hồ quang cháy kéo dài sau khi thiết bị điện đã đóng cắt sẽ làm hư hại cáctiếp điểm và bản thân thiết bị điện Trong trường hợp này để đảm bảo độ làmviệc tin cậy của thiết bị điện yêu cầu phải tiến hành dập tắt hồ quang càng nhanhcàng tốt

- Kéo dài thời gian đóng cắt: do có hồ quang nên sau khi các tiếp điểm rờinhau nhưng dòng điện vẫn còn tồn tại Chỉ khi hồ quang được dập tắt hẳn mạchđiện mới được cắt

- Làm hỏng các mặt tiếp xúc: nhiệt độ hồ quang rất cao nên làm cháy, làm

rổ bề mặt tiếp xúc, làm tăng điện trở tiếp xúc

- Gây ngắn mạch giữa các pha: do hồ quang xuất hiện nên vùng khí giữacác tiếp điểm trở thành dẫn điện, vùng khí này có thể lan rộng ra làm phóng điệngiữa các pha

- Làm quá điện áp nội bộ: Nếu để xảy ra hồ quang điện phóng chập chờn

sẽ gây ra hiện tượng quá điện áp nội bộ làm hỏng cách điện của thiết bị điệnhoặc cách điện của đường dây tải điện

- Hồ quang có thể gây cháy và gây tai nạn khác

Hồ quang điện thực sự có ích khi được sử dụng trong các lĩnh vực nhưhàn điện, luyện thép, những lúc này hồ quang cần được duy trì cháy ổn định

2 Một số phương pháp dập tắt hồ quang điện

Mục tiêu: Trình bày được các phương pháp dập tắt hồ quang ở các khí cụ điện.

Tác dụng nhiệt của hồ quang điện làm hư hỏng các đầu tiếp xúc trong khí

cụ điện đóng cắt mạch điện Vì vậy yêu cầu hồ quang cần phải được dập tắttrong khu vực hạn chế với thời gian ngắn nhất

Hồ quang điện sẽ bị dập tắt khi môi trường giữa các điện cực không còndẫn điện hay nói cách khác hồ quang điện sẽ tắt khi có quá trình phản ion hóaxảy ra mạnh hơn quá trình ion hóa

Ngoài quá trình phân li đã nói trên, song song với quá trình ion hóa còn

có các quá trình phản ion gồm hai hiện tượng sau:

- Hiện tượng tái hợp

Trong quá trình chuyển động các hạt mang điện trái dấu va chạm nhau,tạo thành các hạt trung hòa Trong lí thuyết đã chứng minh tốc độ tái hợp tỉ lệnghịch với bình phương đường kính hồ quang

Hồ quang tiếp xúc với môi trường điện môi thì hiện tượng tái hợp sẽ tănglên Nhiệt độ hồ quang càng thấp tốc độ tái hợp càng tăng

- Hiện tượng khuếch tán

Hiện tượng các hạt tích điện di chuyển từ vùng có mật độ điện tích cao(vùng hồ quang) ra vùng xung quanh có mật độ điện tích thấp, làm giảm sốlượng ion trong vùng hồ quang gọi là hiện tượng khuếch tán

Các điện tử và ion dương khuếch tán dọc theo thân hồ quang, điện tử khuếch tánnhanh hơn ion dương Quá trình khuếch tán đặc trưng bằng tốc độ khuếch tán.

Sự khuếch tán càng nhanh hồ quang càng nhanh bị tắt Để tăng quá trình khuếchtán người ta thường tìm cách kéo dài ngọn lửa hồ quang

Các yêu cầu dập hồ quang:

+ Trong thời gian ngắn phải dập tắt được hồ quang, hạn chế phạm vi cháy

hồ quang là nhỏ nhất

+ Tốc độ đóng mở tiếp điểm phải lớn

+ Năng lượng hồ quang sinh ra phải bé, điện trở hồ quang phải tăngnhanh

+ Tránh hiện tượng quá điện áp khi dập hồ quang

Dập tắt hồ quang dùng các biện pháp sau:

2.1 Kéo dài hồ quang bằng cơ khí

- Phương pháp tăng nhanh khoảng cách:

Hồ quang bị kéo dài thì điện áp duy trì cần phải cao Nếu điện áp giữa 2đầu tiếp xúc nhỏ hơn điện áp duy trì thì hồ quang sẽ bị dập tắt Do đó khi thaotác đóng cắt mạch điện, phải thực hiện nhanh và dứt khoát E = U/d nếu tăngnhanh khoảng cách d thì E giảm nhanh khi E < Ei thì hồ quang bị dập tắt Tuynhiên biện pháp này chỉ thường được dùng ở mạng hạ áp có điện áp nhỏ hơnhoặc bằng 220V và dòng điện tới 150 A

- Dùng tiếp điểm kiểu cầu (Hình 3.2)

Trường hợp này khi cắt mạch, hồ quang phát sinh sẽ tạo thành 2 dòng hồquang ngược chiều nhau, đẩy nhau xa ra, do đó hồ quang được kéo dài và dễ bịdập tắt Như vậy dùng tiếp điểm kiểu bắc cầu vừa chia nhỏ hồ quang vừa kéo dài

hồ quang nên dễ dập tắt chúng

Hình 3.2: Tiếp điểm kiểu cầu

2.2 Phân đoạn hồ quang

Phân chia hồ quang ra làm nhiều đoạn ngắn:

Đặt giữa 2 đầu tiếp xúc động và tĩnh một buồng dập

hồ quang, trong buồng có tấm kim loại chịu nhiệt đặt

song song với nhau tạo thành các vách ngăn (cách

tử) chia nhỏ hồ quang Khi hồ quang xuất hiện, do

lực điện động hồ quang bị đẩy vào các vách ngăn, bị

chia ra làm nhiều đoạn ngắn, nhanh chóng bị làm

nguội và dập tắt (Hình 3.3)

Loại này thường được dùng ở lưới một chiều

dưới 220 V và xoay chiều dưới 500 V

Hình 3.3: Các vách ngăn

2.3 Thổi hồ quang bằng từ

Người ta dùng từ trường ngoài ở vùng hồ quang Từ trường này tác dụngvới ngọn lửa hồ quang tạo thành lực điện động đẩy hồ quang ra khỏi vùng tiếpđiểm, do đó nó còn có tên là “phương pháp từ thổi” Từ trường vùng hồ quang

có thể dùng nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện (cuộn dây từ thổi) mắc nốitiếp hoặc song song với tiếp điểm chính.

2.4 Thổi hồ quang bằng khí nén

Dùng năng lượng khí nén thổi vào thân hồ quang, đẩy hồ quang ra xavùng tiếp điểm, đẩy vào các vách ngăn của buồng dập hồ quang làm giảm nhanhchóng năng lượng hồ quang

2.5 Dập hồ quang trong vật liệu tự sinh khí

Thường dùng trong cầu chì trung áp, khi hồ quang xuất hiện sẽ đốt cháymột phần vật liệu sinh khí (như thủy tinh hữu cơ, ) sinh ra hỗn hợp khí làmtăng áp suất vùng hồ quang và dập tắt hồ quang

2.6 Chia nhỏ hồ quang bằng các vách ngăn hẹp quanh co

Buồng dập hồ quang được dùng bằng amiăng có 2 nửa lồi lõm và ghép lạihợp thành những khe hở quanh co Trong lúc ngắt mạch, dưới tác dụng của lựcđiện động, hồ quang bị đẩy vào đường khe quanh co của buồng dập hồ quang.Như vậy, hồ quang vừa tiếp giáp sát vào thành buồng dập hồ quang, vừa bị kéodài trong khe hở quanh co nên dễ bị dập tắt

2.7 Dập hồ quang bằng dầu cách điện

Phương pháp này dùng trong khí cụ có tiếp điểm đóng cắt đặt trong dầucách điện Khi hồ quang cháy sẽ làm phân huỷ dầu tạo ra khí hyđrô có cường độlàm lạnh nhanh, tạo ra áp suất lớn (khoảng 4 at) dập tắt hồ quang

BÀI 4 TIẾP XÚC ĐIỆN

Mã bài: MĐ 13.04 Giới thiệu:

Tiếp xúc điện là một phần rất quan trọng của khí cụ điện Trong thời gianhoạt động đóng mở, chỗ tiếp xúc sẽ phát nóng cao, mài mòn lớn do va đập và

ma sát, đặc biệt sự hoạt động có tính chất hủy hoại của hồ quang Do vậy tiếpxúc điện phải chắc chắn, đảm bảo độ tiếp xúc để hạn chế hư hỏng và kéo dàituổi thọ của tiếp điểm

Mục tiêu:

- Giải thích được ý nghĩa của tiếp xúc điện trong hệ thống điện

- Phân tích được ảnh hưởng của tiếp xúc điện đối với một số sự cố thôngthường

- Nhận biết được các dạng hư hỏng và khắc phục sự cố do tiếp xúc điện

- Nghiêm túc tuân thủ các nguyên tắc an toàn điện

- Tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

Nội dung:

1 Khái niệm chung về tiếp xúc điện

Mục tiêu: Giải thích được ý nghĩa của tiếp xúc điện trong hệ thống điện.

1.2 Yêu cầu đối với tiếp xúc điện

- Tiếp xúc điện có Rtx càng nhỏ càng tốt

- Điểm tiếp xúc chắc chắn

- Điểm tiếp xúc có sức bền cơ khí cao

- Điểm tiếp xúc không phát nóng quá giá trị cho phép đối với dòng điệnđịnh mức

- Ổn định nhiệt và điện động khi có dòng ngắn mạch đi qua

- Chịu được tác dụng của môi trường xung quanh, ở nhiệt độ cao ít bị oxyhoá

- Tiếp xúc đường: Là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau trên đường

thẳng hoặc đường cong (Tiếp xúc giữa hình trụ - mặt phẳng).

- Tiếp xúc mặt: Là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau trên nhiều điểmcủa mặt phẳng hoặc mặt cong (Tiếp xúc giữa mặt phẳng - mặt phẳng, Tiếp xúcgiữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh của máy cắt, cầu dao, áptomát )

Bề mặt tiếp xúc theo dạng nào cũng có mặt phẳng lồi lõm rất nhỏ mà mắtthường không thể thấy được Tiếp xúc giữa hai vật dẫn không thực hiện đượctrên toàn bộ bề mặt mà chỉ có một vài điểm tiếp xúc thôi Đó chính là các đỉnh

có bề mặt cực bé để dẫn dòng điện đi qua

Muốn tiếp xúc tốt phải làm sạch mối tiếp xúc Sau một thời gian nhấtđịnh, bất kỳ một bề mặt nào đã được làm sạch trong không khí cũng đều bị phủmột lớp oxít, ở những mối tiếp xúc bằng vàng hay bằng bạc, lớp oxít này chậmphát triển

Thông thường, bề mặt tiếp xúc được làm sạch bằng giấy nhám mịn và sau

đó lau lại bằng vải Nếu bề mặt tiếp điểm có dính mỡ hoặc dầu phải làm sạchbằng axêtôn

2 Những yếu tố chính ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc

Mục tiêu: Phân tích được ảnh hưởng của tiếp xúc điện đối với một số sự cố thông thường.

Điện trở tiếp xúc bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau

2.1 Vật liệu làm tiếp điểm

Để thỏa mãn tốt các điều kiện làm việc khác nhau của tiếp điểm thiết bịđiện thì vật liệu làm tiếp điểm phải có được những yêu cầu cơ bản sau:

- Có độ dẫn điện cao (giảm Rtx và chính điện trở của tiếp điểm)

- Dẫn nhiệt tốt (giảm phát nóng cục bộ của những điểm tiếp xúc)

- Không bị oxy hóa (giảm Rtx để tăng độ ổn định của tiếp điểm)

- Có độ kết tinh vă nóng chảy cao (giảm độ mài mòn về điện và giảm sựnóng chảy hàn dính tiếp điểm, đồng thời tăng tuổi thọ tiếp điểm)

- Có độ bền cơ cao (giảm độ mài mòn cơ khí giữ nguyên dạng bề mặt tiếpxúc và tăng tuổi thọ của tiếp điểm)

- Có đủ độ dẻo (để giảm điện trở tiếp xúc)

- Dễ gia công khi chế tạo và giá thành rẻ

Thực tế ít vật liệu nào đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu trên

Trong thiết kế sử dụng tùy từng điều kiện cụ thể mà trọng nhiều đến yêucầu này hay yêu cầu khác

2.2 Lực ép lên tiếp điểm F

Lực ép lên tiếp điểm càng lớn thì điện trở tiếp xúc càng bé Tuy nhiên lực

ép tăng đến một giá trị nhất định nào đó thì điện trở tiếp xúc sẽ không giảm nữa.2.3 Hình dạng tiếp điểm

Diện tích tiếp xúc được xác định tuỳ theo mật độ dòng điện cho phép Đốivới thanh dẫn bằng đồng tiếp xúc nhau ở tần số 50Hz thì mật độ dòng điện chophép là:

) / )](

200 (

10 05 , 1 31 , 0

mm A I

Cu p tx cpCu x

lieu vat cp

R

R J

J

).

(

) (

.

Đối với mật độ dòng điện đã cho trước, muốn giảm phát nóng tiếp điểmthì vật liệu phải có điện trở suất nhỏ, đồng thời phải có khả năng tỏa nhiệt caoqua mặt ngoài Do đó những vật dẫn có bề mặt xù xì (vật đúc) hay những vậtdẫn được quét sơn sẽ tỏa nhiệt có hiệu quả hơn Có thể kiểm tra nhiệt độ tiếpxúc bằng sự biến màu của sơn

Như vậy muốn giảm điện trở tiếp xúc có thể tăng lực F, tăng số điểm tiếpxúc, chọn vật dẫn có điện trở suất bé và hệ số truyền nhiệt lớn, tăng diện tíchtruyền nhiệt và chọn tiếp điểm có dạng toả nhiệt dễ nhất

3 Các nguyên nhân hư hỏng tiếp điểm và cách khắc phục

Mục tiêu: Nhận biết các dạng hư hỏng và khắc phục sự cố do tiếp xúc điện.

3.1 Các nguyên nhân gây hư hỏng tiếp điểm

- Ăn mòn kim loại:

Trong thực tế chế tạo dù gia công thế nào thì bề mặt tiếp xúc tiếp điểmvẫn còn những lỗ nhỏ li ti

Trong vận hành hơi nước và các chất có hoạt tính hóa học cao thấm vào

và đọng lại trong những lỗ nhỏ đó sẽ gây ra các phản ứng hóa học tạo ra một lớpmàng mỏng rất giòn

Khi va chạm trong quá trình đóng lớp màng này dễ bị bong ra Do đó bềmặt tiếp xúc sẽ bị mòn dần, hiện tượng này gọi là hiện tượng ăn mòn kim loại

- Ô xy hóa: do môi trường tác dụng lên bề mặt tiếp xúc tạo thành lớp ôxít

mỏng có điện trở suất lớn dẫn tới điện trở tiếp xúc lớn, phát nóng làm hỏng tiếpđiểm

- Điện thế hóa học của vật liệu làm tiếp điểm:

Mỗi chất có một điện thế hóa học nhất định Hai kim loại có điện thế hóahọc khác nhau khi tiếp xúc sẽ tạo nên một cặp hiệu điện thế hóa học, giữa chúng

có một hiệu điện thế Nếu bề mặt tiếp xúc có nước xâm nhập sẽ có dòng điệnchạy qua, và kim loại có điện thế học âm hơn sẽ bị ăn mòn trước làm nhanhhỏng tiếp điểm

- Hư hỏng tiếp điểm do điện:

Thiết bị điện vận hành lâu ngày hoặc không được bảo quản tốt lò xo tiếpđiểm bị hoen rỉ yếu đi sẽ không đủ lực ép vào tiếp điểm

Khi có dòng điện chạy qua, tiếp điểm dễ bị phát nóng gây nóng chảy,thậm chí hàn dính vào nhau Nếu lực ép tiếp điểm quá yếu có thể phát sinh tialửa làm cháy tiếp điểm

Ngoài ra, tiếp điểm bị bẩn, rỉ sẽ tăng điện trở tiếp xúc, gây phát nóng dẫnđến hao mòn nhanh tiếp điểm

Quan sát các tiếp điểm và tìm nguyên nhân hư hỏng (tiếp điểm thực tế)3.2 Các biện pháp khắc phục

- Với những mối tiếp xúc cố định nên bôi một lớp bảo vệ

- Khi thiết kế nên chọn vật liệu có điện thế hóa học giống nhau

- Sử dụng các vật liệu không bị ô xy hóa làm tiếp điểm hoặc mạ các tiếpđiểm Với tiếp điểm đồng, đồng thau thường được mạ thiếc, mạ bạc, mạ kẽmcòn tiếp điểm thép thường được mạ cadini, kẽm,

- Thường xuyên kiểm tra, thay thế lò xo hư hỏng, những lò xo đã rỉ, đãyếu làm giảm lực ép sẽ làm tăng điện trở tiếp xúc, cần lau sạch tiếp điểm bằngvải mềm và thay thế lò xo nén khi lực nén còn quá yếu

Kiểm tra sửa chữa cải tiến: cải tiến thiết bị dập hồ quang để rút ngắn thờigian dập hồ quang nếu điều kiện cho phép

Khắc phục các tiếp điểm đã hư hỏng ở phần trên

BÀI 5 CÔNG TẮC

Mã bài: MĐ 13.05 Giới thiệu:

Nội dung bài học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản

về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của công tắc được sử dụng trong mạng hạ thế,trang bị cho học viên về kỹ năng lựa chọn được công tắc để sử dụng cho từngtrường hợp cụ thể theo tiêu chuẩn Việt Nam, biết cách kiểm tra, phát hiện vàsửa chữa lỗi các công tắc theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất

1 Khái niệm và công dụng

Mục tiêu: Nêu được khái niệm và trình bày được công dụng của công tắc điện.

vì thao tác ngắt nhanh và dứt khoát hơn cầu dao

2 Phân loại, cấu tạo và ký hiệu

Mục tiêu: Mô tả được cấu tạo và nhận biết được các loại công tắc.

Phân loại công tắc theo các phương pháp đã học và để riêng từng loại vớicác loại công tắc trong xưởng thực hành.

3 Thông số kỹ thuật của công tắc

Mục tiêu: Đọc được các thông số kỹ thuật của các loại công tắc.

- Điện áp định mức Uđm: Trị số điện áp định mức của công tắc đến 400 Vmột chiều và 500 V xoay chiều, 50 Hz

- Dòng điện định mức Iđm: Trị số dòng điện định mức đến 6A với công tắcthường, đạt tới 25A với công tắc chuyển mạch, dòng điện định mức lên tới 60Avới công tắc hộp kiểu kín…

Ngoài ra còn có các thông số cần quan tâm như: Kích thước, trọng lượng,

số cực, công suất cắt…

a) Công tắc xoay:

- Công tắc xoay 2 vị trí IDEC YW Ø22mm thông dụng

YW1S-2E01 YW1K-2AE01 1NC, tự giữ

YW1S-2E10 YW1K-2AE10 1NO, tự giữ

YW1S-2E02 YW1K-2AE02 2NC, tự giữ

YW1S-2E20 YW1K-2AE20 2NO, tự giữ

YW1S-2E11 YW1K-2AE11 1NO-1NC, tự giữ

YW1S-21E01 YW1K-21BE01 1NC, tự trả về từ bên phải YW1S-21E10 YW1K-21BE10 1NO, tự trả về từ bên phải YW1S-21E02 YW1K-21BE02 2NC, tự trả về từ bên phải YW1S-21E20 YW1K-21BE20 2NO, tự trả về từ bên phải YW1S-21E11 YW1K-21BE11 1NO-1NC tự trả về từ bên phải

- Công tắc xoay 3 vị trí IDEC YW Ø22mm thông dụng

YW1S-3E02 YW1K-3AE02 2NC, tự giữ

YW1S-3E20 YW1K-3AE20 2NO, tự giữ

YW1S-3E11 YW1K-3AE11 1NO-1NC, tự giữ

YW1S-3E21 YW1K-3AE21 2NO-1NC, tự giữ

YW1S-3E12 YW1K-3AE12 1NO-2NC, tự giữ

YW1S-31E02 YW1K-31BE02 2NC, tự trả về từ bên phải

YW1S-31E20 YW1K-31BE20 2NO, tự trả về từ bên phải

YW1S-31E11 YW1K-31BE11 1NO-1NC, tự trả về từ bên phải YW1S-31E21 YW1K-31BE21 2NO-1NC, tự trả về từ bên phải YW1S-31E12 YW1K-31BE12 1NO-2NC, tự trả về từ bên phải YW1S-32E02 YW1K-32CE02 2NC, tự trả về từ bên trái

YW1S-32E20 YW1K-32CE20 2NO, tự trả về từ bên trái

YW1S-32E11 YW1K-32CE11 1NO-1NC, tự trả về từ bên trái YW1S-32E21 YW1K-32CE21 2NO-1NC, tự trả về từ bên trái YW1S-32E12 YW1K-32CE12 1NO-2NC, tự trả về từ bên trái YW1S-33E02 YW1K-33DE02 2NC, tự trả về từ 2 bên

YW1S-33E20 YW1K-33DE20 2NO, tự trả về từ 2 bên

YW1S-33E11 YW1K-33DE11 1NO-1NC, tự trả về từ 2 bên YW1S-33E21 YW1K-33DE21 2NO-1NC, tự trả về từ 2 bên YW1S-33E12 YW1K-33DE12 1NO-2NC tự trả về từ hai bên

- Công tắc xoay Việt Nam (loại nhỏ)

CX - 10

CX - 25

10A25A

- Công tắc xoay ba pha Trung Quốc có các kiểu HZ1, HZ2

15A

250V500V

60A

250V500V

- Công tắc xoay của Liên Xô:

+ Kiểu hở: ΠB, ΠΠ, ΠK

+ Kiểu bảo vệ: BΠK

+ Kiểu kín chống nổ: BΠΠ, ΓΠB, ΓΠΠ

Thông số kỹ thuật công tắc xoay kiểu hở

Dòng điện định mức (A)

Kích thước

lượng (kg)

Điện áp 220V DC

và AC

Điện áp 380V AC

6154060150

5171104118

65100142142

5990130130

0,1400,4701,2001,210

6154060150

5781120134

65100142142

5990130130

0,1550,5201,3201,500

6154060

5171104118

65100142142

5990130130

0,1500,5001,2801,660Công tắc ba

6154060

5781120134

65100142142

5990130130

0,1700,5501,5002,000Công tắc

vôn kế đến

Công tắc

đảo chiều ΠΠ-10/2C

ΠΠ-25/2C

1025

615

5781

65100

5990

0,1700,250

- Công tắc xoay 3 pha loại 10A kiểu K102 – 0632 của các nước châu Âu

Đặc tính kỹ thuật Phần yêu cầu Đơn vị đo Giá trị ở

dòng điện xoay chiều

VAHzLần thao tác

3801050÷6010.000

cosϕ

AAVGiây (s)

0,7806041810

đa 2,5mm2

0,135÷200

- Công tăc hộp kiểu kín

Đặc tính kỹ thuật Phần yêu cầu Đơn vị

đo

Giá trị ở dòng điện xoay chiều

-“-VAHzLần thaotác

3806550÷6010.000

Thời gian nghỉ giữa 2 C.kỳ

Tiếp điểm chính cosϕ

AAVGiây (s)

0,750494,541810

Vị trí đặt

Dây dẫn nối

Trọng lượng

Tổng hợpCực chínhTổng hợp

Kg

Thẳng đứngTối thiểu1mm2, tối đa2,5mm2

0,032÷0,186

- Công tắc 1 pha dùng trong lưới điện sinh hoạt

Dùng trong lưới điện sinh hoạt, trong gia đình để đóng mở đèn các công

tắc thường được chon trong tường hoặc gắn trên các bảng điện

Đặc tính kỹ thuật Phần yêu cầu Đơn vị

đo

Giá trị ở dòng điện xoay chiều

-“-VAHz

3801050÷60Khả

0,712,512,52422

0,135÷200

4 Tính toán lựa chọn và tháo lắp công tắc

Mục tiêu: Chọn được công tắc, tháo lắp và thay thế được các công tắc điện.

- Thử công suất cắt: Cho một dòng điện bằng 125% dòng định mức đi qua

và điện áp bằng điện áp định mức Uđm, công tắc phải chịu được số lần ngắt vớithời gian như sau:

Với công tắc Iđm ≤ 10A, 90 lần ngắt trong thời gian 3 phút

Với công tắc 25A, 60 lần ngắt trong thời gian 3 phút

- Thử sức bền cơ khí: Tiến hành 10000 lần thay đổi vị trí với tần số thaotác 25 lần / phút không có điện áp và dòng điện Sau đó công tắc phải ở trạngthái làm việc tốt và có thể chịu được tiêu chuẩn xuyên thủng trên

- Thử nhiệt độ với các chi tiết cách điện: Các chi tiết cách điện phải chịuđược nhiệt độ 1000C trong thời gian 2h mà không bị biến dạng hoặc sủi nhám.4.2 Tháo lắp công tắc

- Tháo lắp và bảo dưỡng công tắc 3 pha

Hình 5.2 trình bày cấu tạo công tắc 3 pha gồm có 3 phần: Tay xoay, nắp

và vỏ, hệ thống tiếp điểm

Hình 5.2: Công tắc xoay 3 cực.

Khi xoay công tắc đi 1/4 vòng tiếp điểm động cũng xoay đi 1/4 vòng tỳchặt vào hai tiếp điểm tĩnh tương ứng làm cho hai tiếp điểm tĩnh đối diện đượcthông mạch với nhau thông qua tiếp điểm động Khi xoay công tắc đi tiếp 1/4vòng tiếp điểm động sẽ xoay đi 1/4 vòng làm hai tiếp điểm tĩnh tương ứng cáchđiện với nhau Các tiếp điểm được nối thông hay cách điện với nhau phụ thuộcvào vị trí của công tắc xoay

Bảng tình trạng làm việc, nguyên nhân hư hỏng thường gặp đối với côngtắc 3 pha:

1 Chỉ có hai pha thông mạch còn 1 pha

3 Bật công tắc, sau một thời gian cả 3

pha đều bị mất điện

Do cữ định vị bị hỏng, hoặc do khilàm việc có sự rung động làm trụccông tắc bị xoay đi

Dụng cụ, thiết bị, vật liệu:

- Dụng cụ tháo lắp, dụng cụ làm sạch

- Đồng hồ vạn năng (VOM), đèn thử, đồng hồ megommet

- Giấy nhám, giẻ lau

Thực hiện:

Bước 1: Tháo công tắc 3 pha ra khỏi bảng điện:

- Tháo dây đấu vào công tắc

- Tháo vít giữ đế công tắc

- Đưa công tắc 3 pha ra ngoài

Bước 2: Làm sạch bên ngoài công tắc 3 pha:

Dùng dụng cụ làm sạch, giẻ lau để làm sạch bên ngoài

Yêu cầu làm sạch hết bụi bẩn, dầu mỡ bám vào công tắc 3 pha đảm bảonơi làm việc khô ráo, sạch sẽ

Tháo tay xoay

Văn đai ốc và Tháo nắp công tắc

Chú ý: Cẩn thận không làm biến dạng các tiếp điểm.

Bước 5: Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của công tắc 3 pha

- Kiểm tra vỏ công tắc:

Quan sát vỏ có vết cháy rỗ không, nếu có sự cháy rỗ, làm sạch bằng cáchcạo các vết rỗ trên vỏ cho các hạt muội rơi ra ngoài

Dùng đồng hồ megommet đo hai vị trí khe tiếp điểm tĩnh, thực hiện đúngquy trình kiểm tra cách điện Nếu đồng hồ megommet chỉ giá trị < 1 MΩ thì vỏkhông đảm bảo yêu cầu cách điện

- Kiểm tra hệ thống trục xoay:

+ Quan sát sự phá huỷ phần cách điện giữa lõi trục quay và tiếp điểmđộng xem có hiện tượng cháy rỗ không?

+ Kiểm tra cữ định vị:

Kiểm tra độ giãn nở lò xo

Kiểm tra cữ định vị và khớp nối giữa hai trục của công tắc

Kiểm tra khớp nối giữa hai trục xoay

- Kiểm tra hệ thống tiếp điểm:

+ Quan sát sự rạn nứt, rỗ, biến dạng của tiếp điểm động

+ Kiểm tra độ hở, khả năng tiếp xúc của tiếp điểm động xem có thoả mãn:

Độ hở giữa hai lá tiếp điểm đối diện cho phép phải nhỏ hơn chiều dày củatiếp điểm tĩnh, tiếp điểm động phải dài hơn khoảng cách giữa hai tiếp điểm tĩnh

+ Kiểm tra sự tiếp xúc giữa hai cặp tiếp điểm tĩnh và động bằng cáchdùng đèn thử hoặc đồng hồ ommet để kiểm tra

Dựa vào nguyên nhân hư hỏng ở trên ta đưa ra biện pháp khắc phục như ởbảng dưới đây:

2 Tay xoay quay tròn quanh

trục xoay của công tắc

Trình tự lắp công tắc 3 pha ngược lại với trình tự tháo

BÀI 6 CẦU DAO

Mã bài: MĐ 13.06 Giới thiệu:

Nội dung bài học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản

về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cầu dao được sử dụng trong mạng hạ thế,trang bị cho học viên về kỹ năng lựa chọn được cầu dao để sử dụng cho từngtrường hợp cụ thể theo tiêu chuẩn Việt Nam, biết cách kiểm tra, tháo lắp, hiệuchỉnh và thay thế được các cầu dao theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất

Muc tiêu:

- Nêu được khái niệm, mô tả cấu tạo, giải thích nguyên lý làm việc vàtrình bày được công dụng của cầu dao

- Kiểm tra, phân loại, tháo lắp và thay thế được các cầu dao

- Tính toán chọn được cầu dao đảm bảo an toàn và kinh tế

- Nghiêm túc trong công việc và luôn tuân thủ các quy tắc an toàn

Nội dung:

1 Khái niệm và công dụng

Mục tiêu: Nêu được khái niệm, trình bày được công dụng của cầu dao.

2 Phân loại, cấu tạo và ký hiệu

Mục tiêu: Mô tả được cấu tạo, nhận biết được các loại cầu dao và ký hiệu.

4 1

3 2

- Theo điều kiện bảo vệ: loại không có hộp, loại có hộp che chắn (nắpnhựa, nắp gang, nắp sắt )

- Theo yêu cầu sử dụng: người ta chế tạo cầu dao có cầu chì (dây chảy)bảo vệ và loại không có cầu chì bảo vệ

Một số nhà máy đã sản xuất cầu dao nắp nhựa, đế sứ hay đế nhựa, códòng điện định mức 60A, các cầu dao này đều có chỗ bắt dây chảy để bảo vệngắn mạch

2.2 Cấu tạo a) Cầu dao không có lưỡi dao phụ Sơ đồ nguyên lý cấu tạo (hình:6.1)

1 Tiếp điểm động (dao cắt)

b) Cầu dao có lưỡi dao phụ: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của cầu dao (hình 6.2) Để tăng năng lực dập hồ quang, ở một số cầu dao, người ta lắp thêm bộ phận hồ quang và dao phụ Khi đóng dao phụ đóng trước, còn khi ngắt dao phụ ngắt sau, nên lưỡi dao chính ít bị ảnh hưởng của hồ quang Mặt khác nhờ lò xo

mà khi ngắt, dao phụ ngắt nhanh nên hạn chế được hồ quang phát sinh

Hình 6.2: Nguyên lý cấu tạo cầu dao có lưỡi dao phụ

Khi đóng cầu dao, lưỡi dao chính 1 và lưỡi dao phụ 3 tiếp xúc với tiếpđiểm tĩnh 2 của các pha tương ứng, nối thông mạch giữa nguồn với với mạchphía sau cầu dao Muốn cắt điện, đưa tay nắm cầu dao xuống dưới, ban đầu lưỡidao chính số 1 mở ra kéo lò xo bật nhanh số 4 dãn ra, lò xo số 4 dãn dài đến mộtmức độ nào đó, lực kéo của lò xo số 4 thắng lực ma sát giữa tiếp điểm phụ số 3

và tiếp điểm tĩnh số 2 làm cho lưỡi dao phụ 3 bật nhanh tách khỏi tiếp điểm tĩnh

2 làm cắt điện mạch giữa nguồn với với mạch phía sau cầu dao

Cầu dao cần được đảm bảo ngắt điện tin cậy cho các thiết bị dùng điện ra

Hình 6.1: Nguyên lý cấu tạo cầu dao không có lưỡi dao phụ

khỏi nguồn điện áp Do đó khoảng cách giữa tiếp xúc điện đến và đi, tức chiềudài lưỡi dao cần phải lớn hơn 50mm Ta sử dụng lưỡi dao phụ và lò xo để làmtăng tốc độ ngắt mạch Như vậy sẽ dập được hồ quang một cách nhanh chóng,không làm cho ngàm dao và lưỡi dao bị cháy sém.

Để tiếp xúc giữa lưỡi dao và ngàm dao được tốt cần phải giải quyết haivấn đề:

- Bề mặt tiếp xúc phải nhẵn, sạch và chính xác

- Lực ép tiếp điểm phải đủ mạnh

Nếu lưỡi dao và ngàm dao tiếp xúc tốt thì đảm bảo dẫn điện tốt, nhiệt sinh

ra chỗ tiếp xúc ít Nếu mặt tiếp xúc không tốt, điện trở tiếp xúc lớn, dòng điện điqua sẽ đốt nóng mối tiếp xúc, nhiệt độ tại mối tiếp xúc tăng do đó dễ bị hỏng

Để giảm bớt điện trở tiếp xúc, người ta thường mạ lớp kim loại bao phủbên ngoài để bảo vệ kim loại chính

Mặt khác, để bảo vệ tốt bề mặt kim loại, kim loại mạ phải có điện thế hóahọc gần bằng điện thế hóa học của kim loại làm tiếp điểm, tăng lực ép F và giảmbớt khe hở, giảm bớt độ ăn mòn

Tay nắm được bố trí ở một bên hay ở giữa hoặc có tay nắm điều khiểnđược nối dài ra phía trước để thao tác có khoảng cách

Hoạt động của cầu dao khi ngắn mạch:

- Khi quá tải và đặc biệt khi ngắn mạch, nhiệt độ chỗ tiếp xúc của tiếpđiểm rất cao làm giảm tính đàn hồi và cường độ cơ khí của tiếp điểm Nhiệt độcho phép khi ngắn mạch đối với đồng, đồng thau là (200 ÷ 300)0C, còn đối vớinhôm là (150 ÷ 200)0C

Ta có thể phân biệt 3 trường hợp sau:

- Tiếp điểm đang ở vị trí đóng bị ngắn mạch: tiếp điểm sẽ bị nóng chảy vàhàn dính lại Kinh nghiệm cho thấy lực ép lên tiếp điểm càng lớn thì dòng điện

để làm tiếp điểm nóng chảy và hàn dính càng lớn Thường lực ép F vào khoảng(200 ÷ 500)N Do đó tiếp điểm cần phải có lực giữ tốt

- Tiếp điểm đang trong quá trình đóng bị ngắn mạch: lúc đó sẽ sinh lựcđiện động kéo rời tiếp điểm ra xa, song do chấn động nên dễ bị sinh ra hiệntượng hàn dính

- Tiếp điểm đang trong quá trình mở bị ngắn mạch: trường hợp này sẽsinh ra hồ quang làm nóng chảy tiếp điểm và mài mòn mặt tiếp xúc

2.3 Ký hiệu

1 cực 2 cực 3 cực Đổi nối 2 cực Đổi nối 3 cực

Hình 6.3: Cầu dao không có cầu chì bảo vệ

1 cực 2 cực 3 cực

Hình 6.4: Cầu dao có cầu chì bảo vệ

3 Thông số kỹ thuật của cầu dao

Mục tiêu: Đọc được các thông số kỹ thuật của cầu dao.

- Một số thông số kỹ thuật của của cầu dao 30A, 60A của Liên Xô

điệnđịnhmức,A

Dòng điện giới hạn khi cắt điện (*)Một chiều Xoay chiều, 50 Hz, cosϕ = 0,8

Không

có DHQ

CóDHQ

Không cóDHQ

CóDHQ

Không

có DHQ

CóDHQ

Không

có DHQ

CóDHQCầu dao

cách ly 2

cực và 3

cực

P31, Π31P32, Π32P34, Π34P36, Π36

100250400600

Chỉ được phép cắt không tải

100250400600

0,2 Iđm Iđm

Không đượcphép cắt cótải

0,5 Iđm 0,3 Iđm Iđm

Khôngđượcphép cắt

100250400600

0,2 Iđm Iđm

Không đượcphép cắt cótải

0,5 Iđm 0,3 Iđm Iđm

Khôngđượcphép cắt

có tải

0,5 Iđm

* Ở nhiệt độ môi trường xung quanh 250C; DHQ – Hộp dập hồ quang; Iđm – Dòng điện định mức của cầu dao

P – Cầu dao một ngả; Π - Cầu dao hai ngả

4 Tính chọn và tháo lắp cầu dao

Mục tiêu: Tính toán chọn được cầu dao đảm bảo an toàn, kinh tế Tháo lắp và

thay thế được các cầu dao.

4.1 Tính chọn cầu dao

Lựa chọn cầu dao dựa vào các điều kiện sau:

Uđm CD ≥ Uđm.mạng

Iđm CD ≥ Ilv.max

Với cầu dao có cầu chì bảo vệ ngắn mạch phải lựa chọn cầu chì:

Dòng điện định mức cầu chì dùng bảo vệ động cơ điện được chọn xuấtphát từ 2 điều kiện sau:

a Theo điều kiện làm việc bình thường:

Iđm.cc ≥ Ilv.đc

Với: η 3 cos ϕ

. ..

đm

đc đm đc

lv

U

P b

I =

- Dòng điện làm việc của động cơ

b - hệ số mang tải của động cơ, hệ số này là tỷ số giữa công suất động cơ tiêu thụ với công suất định mức của nó

η - hiệu suất của động cơ ứng với công suất tiêu thụ của có

Pđm.đc - công suất định mức của động cơ

b Theo điều kiện mở máy:

Khi mở máy nhẹ: . 2,5

mm cc đm

I

I =

Khi mở máy nặng: . =1,6÷2

mm cc

đm

I I

Trong đó: Imm - dòng điện mở máy cực đại của động cơ

Dựa vào trị số tính toán để lựa chọn và kiểm tra cầu dao

Ngoài những yêu cầu kỹ thuật trên, cầu dao khi lựa chọn còn phải dựa vàoyêu cầu đóng cắt của mạch điện để chọn loại 2 cực, 3 cực hay 4 cực, loại mộtngả hay hai ngả

4.2 Tháo lắp cầu dao

Khi lắp đặt cầu dao cần phải lắp đúng nguồn vào và ra để đảm bảo chức năng đóng cắt của cầu dao, đồng thời đảm bảo an toàn cho người vận hành Cố định cầu dao và điểm đấu nối phải chắc chắn Cầu dao sau một thời gian sử dụngphải bảo dưỡng và sửa chữa những hư hỏng

Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng thường gặp đối với cầu dao:

1 Mất pha - Do tiếp xúc hoặc tiếp điểm động của

một pha bị cháy

2 Khi cắt cầu dao một pha vẫn thông

mạch

- Do cách điện của đế bị đánh thủng hoặc hỏng lò xo bật nhanh

3 Không kẹp chặt dây điện vào đầu cực

của cầu dao được

- Do vít kẹp bị nhờn

- Vặn không chặt

Dụng cụ, thiết bị, vật liệu:

- Dụng cụ tháo lắp, dụng cụ làm sạch

- Đồng hồ vạn năng(VOM), đèn thử, đồng hồ megommet

- Giấy nhám, giẻ lau

+ Trình tự tháo cầu dao:

Bước 1: Tháo cầu dao ra khỏi bảng điện:

- Tháo dây đấu vào cầu dao

- Tháo vít giữ đế

- Đưa cầu dao ra ngoài

Bước 2: Làm sạch bên ngoài cầu dao:

Dùng dụng cụ làm sạch, giẻ lau để làm sạch bên ngoài

Yêu cầu: làm sạch hết bụi bẩn, dầu mỡ bám vào cầu dao đảm bảo nơi làm

việc khô ráo, sạch sẽ

Bước 3: Tháo ra chi tiết ra ngoài:

Bước 5: Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của cầu dao

- Kiểm tra đế cầu dao:

+ Quan sát đế có vết cháy rỗ không Trường hợp đế làm bằng sứ thì kiểm tra xem đế có vết nứt hay không

+ Dùng đồng hồ megommet đưa hai que đo vào hai vị trí cần kiểm tra

(Chú ý: Thực hiện đúng quy trình kiểm tra cách điện) Nếu đồng hồ megommet

chỉ giá trị < 1 MΩ thì vỏ không đảm bảo yêu cầu cách điện

- Kiểm tra tiếp điểm:

+ Dùng mắt quan sát và kiểm tra tiếp điểm động:

Kiểm tra lưới dao chính và lưỡi dao phụ xem có bị cháy rỗ hay không.Kiểm tra tiếp xúc giữa lưỡi dao chính và cọc đấu dây ra

+ Kiểm tra tiếp điểm tĩnh:

Kiểm tra khe hở giữa hai lá tiếp điểm đối diện (Yêu cầu khoảng cách khe

hở phải nhỏ hơn chiều dày của tiếp điểm động)

Kiểm tra cọc đấu dây

Kiểm tra tiếp xúc giữa cọc đấu dây và tiếp điểm tĩnh

Ra quyết định:

1 Vít bắt bị chờn không vặn chặt

được

- Khoan, ta rô lại và thay vít mới

2 Phóng điện hồ quang ở vị trí tiếp

xúc trong cầu dao

- Bắt chặt lại vít tại chỗ tiếp xúc

3 Tiếp điểm tĩnh bị cháy cụt - Thay tiếp điểm khác

4 Tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động

không tiếp xúc với nhau

- Chỉnh lại khe hở của tiếp điểm tĩnh

5 Tay nắm cầu dao và tiếp điểm

động bị lỏng

- Xiết chặt vít giữa tay nắm cầu dao

và lưỡi tiếp điểm động

* Bảo dưỡng, sửa chữa một số cầu dao có trong xưởng thực hành

+ Trình tự lắp cầu dao ngược lại với trình tự tháo

Hình ảnh một số loại cầu dao hại áp:

Cầu dao 3 pha, 1 pha 2 ngả Cầu dao hộp 3 pha

BÀI 7 NÚT ẤN

Mã bài: MĐ 13.07 Mục tiêu:

- Nêu được khái niệm, mô tả cấu tạo, giải thích nguyên lý làm việc và trìnhbày được công dụng của nút ấn

- Kiểm tra, phân loại, tháo lắp, hiệu chỉnh và thay thế được các nút ấn

- Tính toán chọn được nút ấn đảm bảo an toàn và kinh tế

- Tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập

Nội dung: