Giáo trình khí cụ điện

* Khí cụ điện là các thiết bị điện dùng để đóng ,cắt , bảo vệ , điều khiển, ổn định các mạch điện (đo lường) điện áp ,công suất (theo chức năng ). - Điều khiển: Tin cậy ,chọn lọc,tự động lập lại. - Đóng cắt là chức năng quan trọng ,không dòng điện (an toàn ) ,nhìn thấy khoảng cách (dao cách ly) . +Ngắn mạch rất khó khăn khi cắt dòng ,dùng cầu chì , máy cắt ,aptômát (hạ áp). + Quá tải có thời gian(rơ le nhiệt). -Điều khiển : các thiết bị công tác làm việc với các chế độ khác nhau

Mơn Cơ sở Khí cụ điện Giáo trình : Khí cụ điện –Phạm Văn Chới Bùi Tín Nguyễn Tơn §1.1 :Bài Mở đầu * Khí cụ điện thiết bị điện dùng để đóng ,cắt , bảo vệ , điều khiển, ổn định mạch điện (đo lường) điện áp ,công suất (theo chức ) - Điều khiển: Tin cậy ,chọn lọc,tự động lập lại - Đóng cắt chức quan trọng ,khơng dịng điện (an tồn ) ,nhìn thấy khoảng cách (dao cách ly) +Ngắn mạch khó khăn cắt dịng ,dùng cầu chì , máy cắt ,aptơmát (hạ áp) + Q tải có thời gian(rơ le nhiệt) -Điều khiển : thiết bị công tác làm việc với chế độ khác  Khí cụ điện theo điện áp : - Khí cụ điện cao áp Uđmức >1000V - Khí cụ điện hạ áp Uđmức 400 kV) * Khí cụ điện dạng dịng : +Khí cụ điện chiều + Khí cụ điện xoay chiều  Khí cụ điện nguyên lý làm việc : + Điện + Điện từ + Điện nhiệt Chương I : Nam châm điện §1.1: Đ ại cương nam châm điện 1,Sơ đồ: δ Φδ U + Φr Φo 1-mạch từ tĩnh ; 4-lị xo nhỏ; Φδ :từ thơng làm việc ; 2-cuộn dây; 5-cứ chặn Φ0 từ thông ∑; Φr :từ thơng rị; 3-mạch từ động( nắp); δ :khe hở làm việc ; Định nghĩa : Nam châm điện l cấu điện từ biến điện→ từ →cơ (lực ,mơ men) - Đóng K → xuất I cuộn dây vòng F ιω:sức từ động [Avịng ] F sinh từ thơng : +Φδ →lực điện từ hút nắp (không phụ thuộc chiều i) m € δ + Φr -μ : [ H/m ] đặc trưng cho độ dẫn điện μ0 4 10  H/m (chân khơng , khơng khí ) →tuyệt đối μx - Độ dẫn từ tương đối μ0 - Mật độ từ thông B  φ ;S : tiết diện cực từ; B [ Wb/m2 ] , [ T ] S - Cường độ từ trường : H  - Từ trở : - Từ dẫn : l μS S G μ Rμ l Rμ  B μ [ T/H/m ] , [ A/m ], [Tm/H ] [ H-1 ] [H] B III I II H I _tuyến tính; μ dB dH III _bão hồ ; II _phi tuyến → tính tốn phức tạp * Phân loại : - Nam châm điện nối tiếp :cuộn dây nối tiếp với phụ tải →dòng điện phụ thuộc phụ tải - Nam châm điện song song :cuộn dây song song với phụ tải - Nam châm điện xoay chi ều ( AC ) Nam châm điện chiều ( DC ) 2,Các định luật bản: 2.1, Định luật Ôm :  Uμ U μG Rμ 2.2, Định luật Kirchoff :  Φi 0 2.3, Định luật Kirchoff : F  U μi Φ(RRμ1   R μn ) 2.4, Dịng điện tồn phần : F  Hdl l 3, Ứng dụng: sử dụng rộng rãi cấu truyền động , công tắc tơ ,…, thiết bị bảo vệ ngắn mạch máy cách điện ,dùng điều khiển ,các cấu phân ly , phân loại cấu điện từ chấp hành ( phanh hãm điện từ ) 4, Tính toán nam châm điên : - Mạch từ phi tuyến →tuyến tính hố -Khó xác định xác từ trở mạch từ : Rμ  l cho tuyến tính μS §1.2 : Từ dẫn mạch từ * Phần sắt từ :phụ thuộc điểm làm việc đồ thị B(H) Vd: G Fe μ Fe S l điểm làm việc thuộc vùng tuyến tính μ= const , μFe  μ0 →bỏ qua từ trở sắt từ * Phần khơng khí : - Ở khe hở khơng khí lam việc + Từ dẫn rị - Công thức chung : Gδ  Φδ U μδ → khơng khí khơng phụ thuộc vào điểm làm việc B(H) - δ  S → coi trường điện từ δ trường song phẳng (đều) m Gδ  b a δ Φδ BS S  μ U μδ Hδ δ [H] →bỏ qua từ thông tản m Điều kiện :   d 0.2   0.2 d d - đường kính nêú hình trụ 1, Phân chia từ trường : → Chia từ trường thành vùng đơn giản Tính dần trường thành phần Tổng hợp lại * Với hình hộp chữ nhật : G δ0 μ a2 δ -1/2 trụ đặc : G δ2 μ  G δ2 μ a - ẵ tr rng : - ẳ cu c : 2a  δ  π   1 m  0.077μ δ G δ3 μ G δ4 ( m=1:2δ ) δ tb S tb V 0.26μ a δ 2tb - ¼ cầu rỗng : G δ5 μ m G δ G δ0  G δ2  G δ3  G δ4  G δ5 16 G δ  G δ0  G δi →từ dẫn tản Hệ số từ tản : δ t  G δ G δ0  G t G  1  t G δ0 G δ0 G δ0 Khi δ nhỏ ;a,b lớn → G t  G δ0 → δ t 1 δ lớn δ t ↑ → Kết tương đối xác phức tạp → dùng tính tốn kiểm ngiệm 2, Tính cơng thức thực nghiệm ( kinh nghiệm ): Bảng ( 1-3) 3, Tính hình vẽ : Khi cực từ khức tạp khơng dùng loại vẽ tranh từ trường +Đường sức từ → dẫn +Đường đẳng §1.3 : Mạch từ chiều - F ιω # f  t  U, I không phụ thuộc vào t → Mạch không tổn hao xoáy , từ trễ - Hai toán : + Thuận : Cho Φ tính F +Ngược : Cho F tính Φ Khó khăn : +Từ dẫn khó tính xác +Phi tuyến vật liệu từ +Thông số rải →tập trung 1,Mạch từ chiều bỏ qua từ thơng rị : -Khi Φ ro  Φ - Mạch từ hìh xuyến A, Thuận : i  S ltb biết Φ δ tìm F ιω  mạch từ thay :    Fe R Fe R F    R Fe  R   G   F R  B Bh  rị 0 S  l tb  S  S  B  H H Mạch từ chiều I=const →F= const không phụ thuộc vào δ UFe ↑ →bão hòa b, Ngược : biết F F IW Φ R μFe  R δ  → tính R   Phương pháp dị sở tốn thuận : dựng hình →kết trường hợp đặc biệt IW Φ R μFe  R δ  Hl tb  BS GS IW BS H  l tb G δ l tb B M Bδ α H H - Lấy OA= IW/ltb ; - Từ A dựng α ; tgα G δ l tb 2,Mạch từ chiều có xét tới từ thơng rị : a, Bỏ qua từ trở sắt từ : μ Fe  μ  R Fe  - Khi nghiệm nằm vùng tuyến tính B( H ) Φδ IW x δ IW  l   x x d U  F Hl l Uμ x x Φδ Φδ Mạch từ thay : Φδ G 1 Φ0 Grò G 2 IW Gr =kgrl gr : dẫn suất từ dò ; k