Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Khí cụ điện gồm 3 chương. Phần 1 gồm nội dung 2 chương đầu, trình bày những vấn đề cơ bản về khí cụ điện hạ áp, khí cụ điện đóng cắt. Giáo trình được biên soạn dành cho sinh viên cao đẳng nghề Điện, đồng thời đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho những ai quan tâm đến khí cụ điện.
Giáo trình khí cụ điện CHƯƠNG I : NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP Bài 1-1 KHÁI NIỆM VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN Định nghĩa Khí cụ điện thiết bị điện dùng để đóng , cắt, điều khiển, điều chỉnh bảo vệ lưới điện, mạch điện, máy điện máy móc sản xuất Ngồi dùng để kiểm tra điều chỉnh q trình khơng điện khác Khí cụ điện dùng rộng rãi nhà máy phát điện , trạm biến áp, xí nghiệp cơng nghiệp, nơng nghiệp , lâm nghiệp , thuỷ lợi, giao thơng vận tải quốc phòng nước ta khí cụ điện hầu hết nhập từ nhiều nước khác nên quy cách không thống nhất, việc bảo quản sử dụng có nhiều thiếu sót nên hư hỏng nhiều, dẫn đến gây thiệt hại kinh tế Do nâng cao chất lượng sử dụng , kỹ thuật bảo dưỡng , bảo quản kỹ thuật sửa chữa khí cụ điện nhiệm vụ quan trọng Phân loại a- Phân loại theo cơng dụng khí cụ điện - Khí cụ điện dùng để đóng cắt lưới điện, mạch điện để đổi nối kết dây hệ thống điện Nhóm gồm : áp tô mát, cầu dao, máy ngắt - Khí cụ điện dùng để mở máy, điều chỉnh tốc độ, điều chỉnh điện áp dòng điện Ví dụ : cơng tắc tơ, khởi động từ, khống chế, biến trở, điện trở - Khí cụ điện dùng để trì tham số điện giá trị khơng đổi Ví dụ : thiết bị tự động điều chỉnh điện áp, dòng điện, tần số, tốc độ, nhiệt độ - Khí cụ điện dùng để bảo vệ lưới điện, máy điện Ví dụ : rơ le, áp tơ mát, cầu chì - Khí cụ điện đo lường Ví dụ : máy biến dòng, máy biến điện áp đo lường b- Phân theo điện áp - Khí cụ điện cao áp : Được chế tạo dùng điện áp 1000V trở lên - Khí cụ điện hạ áp : Được chế tạo dùng điện áp 1000V c- Phân theo dòng điện: Khí cụ điện dùng mạch điện chiều xoay chiều d-Phân theo nguyên lý làm việc: có loại điện từ, cảm ứng, nhiệt, có tiếp điểm khơng có tiếp điểm e- Phân theo điều kiện làm việc dạng bảo vệ, gồm có : khí cụ điện làm việc vùng nhiệt đới, vùng có nhiều rung động, vùng mỏ có khí nổ, mơi trường có hố chất ăn mòn hố học, loại để hở, loại bọc kín 3 Các yêu cầu với khí cụ điện Khí cụ điện phải thỏa mãn yêu cầu sau: Khoa Điện - Điện Tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện + Khí cụ điện phải đảm bảo sử dụng lâu dài với thơng số kỹ thuật định mức Nói cách khác dòng điện qua vật dẫn khơng vượt q trị số cho phép khơng làm nóng khí cụ điện chóng hỏng + Khí cụ điện ổn định nhiệt ổn định điện động Vật liệu phải chịu nóng tốt có cường độ khí cao q tải hay ngắn mạch, dòng điện lớn làm khí cụ điện hư hỏng biến dạng + Vật liệu cách điện phải tốt để xẩy điện áp phạm vi cho phép khí cụ điện khơng bị chọc thủng + Khí cụ điện phải đảm bảo làm việc xác, an toàn song phải gọn nhẹ, rẻ tiền, dễ gia công, dễ lắp ráp, kiểm tra sữa chữa + Ngồi khí cụ điện phải làm việc ổn định điều kiện môi trường yêu cầu Bài 1-2 TIẾP XÚC ĐIỆN I- Khái niệm chung : Định nghĩa: Theo cách hiểu thông thường , chỗ tiếp xúc điện nơi gặp gỡ chung hai hay nhiều vật dẫn để dòng điẹn từ vật dẫn sang vật dẫn khác Bề mặt tiếp xúc vật dẫn gọi bề mặt tiếp xúc điện Tiếp xúc điện phần quan trọng khí cụ điện Trong thời gian hoạt động đóng mở, chỗ tiếp xúc phát nóng cao, mài mòn lớn va đập ma sát, đặc biệt hoạt động có tính chất huỷ hoại hồ quang Tiếp xúc điện phải thoả mãn yêu cầu sau: - Thực tiếp xúc chắn , đảm bảo - Sức bền khí cao - Khơng phát nóng nhiệt độ cho phép dòng điện định mức - Ổn định nhiệt ổn định lực điện động có dòng ngắn mạch cực đại qua - Chịu tác dụng môi trường xung quanh, nhiệt độ cao bị oxy hố Phân loại: Có ba loại tiếp xúc: - Tiếp xúc cố định: Hai vật tiếp xúc chặt không rời đinh tán, bu lơng - Tiếp xúc đóng mở: Tiếp điểm khí cụ đóng cắt mạch điện - Tiếp xúc trượt: Chổi than trượt cổ góp, vành trượt máy điện Lực ép lên mặt tiếp xúc bulơng hay lò xo Khoa Điện - Điện Tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Theo bề mặt tiếp xúc có ba dạng: - Tiếp xúc điểm ( hai mặt cầu, mặt cầu với mặt phẳng, hình nón với mặt phẳng) - Tiếp xúc đường ( hình trụ với mặt phẳng ) - Tiếp xúc mặt ( mặt phẳng với mặt phẳng ) II Các hình thức tiếp xúc điện: Tiếp xúc cố định: Xét đặt hai vật dẫn tiếp xúc (hình3-1) ta có diện tích bề mặt tiếp xúc Sbk = a.l Nhưng thực tế diện tích bề mặt tiếp xúc Stt nhỏ nhiều tích số a.l hai bề mặt tiếp xúc dù có gia cơng có độ nhấp nhơ, cho tiếp xúc hai vật với có số điểm bề mặt tiếp giáp với Do diện tích tiếp xúc thực nhỏ nhiều so với diện tích biểu kiến Sbk = a.l Diện tích tiếp xúc phụ thuộc vào lực ép lên tiếp điểm vật liệu làm tiếp điểm, lực lớn diện tích tiếp xúc lớn Diện tích tiếp xúc S điểm (cầu với mặt phẳng) xác định bởi: F S d (3.1) Trong F: Lực ép lên tiếp điểm (Kg) d: ứng suất chống dập nát vật liệu làm tiếp điểm (kg/cm2) Bảng ứng suất chống dập nát số kim loại thông dụng ứ ng suất d (N/cm2) Kim loại Kim loại ứ ng suất d (N/cm2) Bạc 30.400 Đồng cứng (hợp kim) 51.000 Đồng mềm 38.20 Nhôm 88.300 Nếu tiếp xúc n điểm diện tích lớn lên n lần so với biểu thức (3.1) Dòng điện chạy từ vật sang vật khác qua điểm tiếp xúc, dòng điện chỗ tiếp xúc bị thắt hẹp lại, dẫn đến điện trở điểm tương đối lớn Điện trở tiếp xúc tiếp điểm kiểu tính theo cơng thức: Rtx K (3.2) Fm Trong đó: K: hệ số phụ thuộc vật liệu tình trạng bề mặt tiếp điểm (theo bảng tra) m: hệ số phụ thuộc vào số điểm tiếp xúc kiểu tiếp xúc với: Tiếp xúc mặt : m =1 Khoa Điện - Điện Tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Tiếp xúc đường : m= 0,7 Tiếp xúc điểm : m= 0,5 Bảng tra trị số K công thức (3.2) Kim loại tiếp xúc Trị số K(.N) Kim loại tiếp xúc Trị số K(.N) (0,08 đến 0,14).102 Sắt - đồng 3,1.102 Bạc - bạc (0,06).102 Nhôm - đồng 0,38.102 Nhôm - nhơm (0,127).102 Đòng - đồng Ngồi cơng thức (3.2) cồng thức kinh nghiệm, người ta dùng phương pháp giải tích để dẫn giải rút cơng thức tính điện trở tiếp xúc điểm là: Rtx F n d (3.3) : Điện trở suất vật dẫn (.cm) n: Số điểm tiếp xúc F: Lực nén (kg) Qua phân tích ta thấy, điện trở tiếp xúc tiếp điểm ảnh hưởng đến chất lượng thiết bị điện, điện trở tiếp xúc lớn làm cho tiếp điểm dễ phát nóng Nếu phát nóng q mức cho phép tiếp điểm bị nóng cháy, chí bị hàn dính Điện trở tiếp xúc có giá trị nhỏ tốt, thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến Rtx nên giảm Rtx cực nhỏ mong muốn a- Tiếp xúc cố định ( hình 1-7 ): Ở ta ý tới tiếp xúc cố định dùng bu lông thép để ghép, bu lông thực tế không dẫn điện ngắn mạch Lúc vật dẫn khơng phải thép phát nóng dãn nở nhiều vật liệu bu lông thép nên bu lông chịu ứng suất lớn Nhưng đến phát nóng giảm hay bị nguội lạnh mối tiếp xúc yếu Để tránh tượng nên đệm thêm vòng đệm lò so đai ốc Khoa Điện - Điện Tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Hình 1-7 : Hình dạng số tiếp xúc cố định 2- Tiếp xúc đóng mở: Hình 1- : Hình dạng bề mặt tiếp xúc hai mặt dẫn điện Bề mặt tiếp xúc thường có dạng lồi lõm ly ty mà mắt thường thấy Tiếp xúc hai vật dẫn không thực tồn bề mặt mà có vài điểm tiếp xúc mà thơi Đó đỉnh có bề mặt cực bé để dẫn dòng điện qua Khi vật liệu rắn , tác dụng lực ép F vật tiếp xúc nhiều điểm đỉnh biến dạng đàn hồi Nếu lực F lớn đỉnh biến dạng dẻo điểm tiếp xúc trở thành bề mặt tiếp xúc đồng thời tạo nên điểm tiếp xúc Nếu gọi : - S tổng diện tích tiếp xúc thực tế - ứng suất biến dạng vật liệu ( gọi hệ số chống dập nát ) Thì ta có : s F Trị số cho bảng 1- Bảng 1- , N/ mm2 Vật liệu tiếp xúc Vanadi V 3650 Niken N 2210 Môlipđen Mo 1660 Nhôm Al 883 Khoa Điện - Điện Tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Platin Pt 765 Đồng cứng Cu 510 Đồng mềm 382 Bạc Ag 304 Graphit 129,5 Thiếc Sn 44,2 Chì Pb 22,6 Ví dụ : Xác định S hai góp phân phối nhơm ép lực F = 7000 N , biết diện tích tiếp xúc biểu kiến Sbk = 40 x 40 = 1600 mm2 Giải : áp dụng công thức : S F Al Tra bảng Al= 883 N/ mm2 Ta có: S Tính theo phần trăm : 7000 7,94mm 883 7,94 100 0,5% S bk 1600 Cũng từ tính tốn dùng đồng cứng kết 0,86%, tức thực tiếp xúc tốt Muốn tiếp xúc tốt phải làm mối tiếp xúc Sau thời gian định, bề mặt tiếp xúc làm khơng khí bị bọc lớp ôxyt mối tiếp xúc vàng hay bạc , lớp tạo thành chậm Thông thường bề mặt tiếp xúc đánh bóng giấy mịn, sau lau vải, bơng hay dạ, ma sát mạnh toàn bề mặt độ thấm nước ( bề mặt khô biểu không hoàn toàn ) Mỡ dầu phải rửa axêtôn hay têtra clorua cacbon Trong thực tế nói diện tích tiếp xúc S ta hiểu diện tích tiếp xúc biểu kiến Sbk - Đối với rơ le thường dùng bạc, Platin tán hàn vào giá tiếp điểm Tiếp điểm rơle thường dung hình thức tiếp xúc điểm - Tiếp điểm khí cụ có dòng điện trung bình lớn : khống chế, cơng tắc tơ, khí cụ điện cao áp….Thường tiếp điểm làm việc mắc song songvới tiếp điểm hồ quang Khi tiếp điểm vị trí đóng, dòng điện qua tiếp điểm làm việc Khi mở đóng , hồ quang phát sing cháy tiếp Khoa Điện - Điện Tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện điểm hồ quang Tiếp điểm hồ quang chế tạo kim loại tốt Như tiếp điểm làm việc bảo vệ tốt không bị hồ quang phá hoại bề mặt tiếp xúc Tiếp điểm thường có nhiều dạng khác nhau: Hình ngón, bắc cầu,chổi, cắm + Tiếp điểm hình ngón : Dùng nhiều cơng tắc tơ, đóng tiếp điểm động vừa lăn trượt tiếp điểm tĩnh tự làm tróc lớp oxyt bề mặt tiếp điểm + Tiếp điểm bắc cầu : Dùng rơ le + Tiếp điểm chổi : Có dạng hình chổi gồm đồng mỏng từ 0,1 – 0,2 mm xếp lại trượt tiếp điểm tĩnh + Tiếp điểm kẹp ( cắm ): Dùng cầu dao, cầu chì, dao cách ly + Tiếp điểm đối diện ( gọi tiếp điểm đầu ) : Dùng máy cắt diện cao áp Hình dạng số tiếp xúc đóng mở vẽ hình 1- Hình 1-8 : Dạng số tiếp xúc đóng mở: a) Tiếp điểm ngón; b) Tiếp điểm bắc cầu; c) Tiếp điểm cắm ( kẹp ) Khoa Điện - Điện Tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện d) Tiếp điểm đối diện; e) Tiếp điểm lưỡi; h) Tiếp điểm thuỷ ngân 3- Tiếp xúc mặt tiếp xúc đường: Có hai vật dẫn tiếp xúc nhau, diện tích tiếp xúc S, điện trở suất , có chiều dài l ( hình 1- ) Hình 1- : Cách tính điện trở tiếp xúc a- Hình dạng kích thước b- Đường đặc tính quan hệ điện trở tiếp xúc với lực ép lên tiếp điểm: 1- lực ép tăng 2- lực ép giảm Lúc điện trở hai vật dẫn ( hình 1- 5a ) tính theo cơng thức: R1 l S Khi dòng điện qua hai vật dẫn ,điện trở tổng R lớn R1 hai mặt vật dẫn dù có làm xuất lớp ôxyt làm tăng điện trở Nếu gọi Rtx điện trở tiếp xúc hai vật dẫn Rtx tính theo công thức : Rtx R R1 k Fm Trong : - k hệ số phụ thuộc vào , đồng thời vào trạng thái mặt tiếp xúc - m hệ số phụ thuộc vào dạng tiếp điểm số lượng điểm tiếp xúc - F lực ép lên tiếp điểm Trị số m k tham khảo theo bảng 1- 1- Bảng 1- Vật liệu tiếp xúc Khoa Điện - Điện Tử Trị số k, .N Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Đồng- đồng ( 0,08- 0,14 ) 10-2 Đồng - đồng mạ thiếc ( 0,07- 0,1 ) 10-2 Đồng - đồng loại dễ bị o xy hoá 0,740 10-2 Đồng - đồng tiếp xúc dạng ngón 0,280 10-2 Đồng - đồng tiếp xúc kiểu chổi 0,100 10-2 Bạc- bạc 0,060 10-2 Nhôm- nhôm 0,127 10-2 Nhôm - đồng thau 1,850 10-2 Nhôm - đồng 0,380 10-2 Đồng thau- đồng 0,980 10-2 Đồng thau- đồng thau 0,670 10-2 Sắt – sắt 7,600 10-2 Sắt - đồng thau 3,040 10-2 Sắt - đồng 3,100 10-2 Sắt – nhôm 4,400 10-2 Bảng 1- Hình thức tiếp xúc m Mặt phẳng – mặt phẳng Mặt cầu – mặt cầu 0,5 Mặt cầu – mặt phẳng 0,5 Chổi – mặt phẳng Tiếp xúc nhiều điểm 0,7 – 1,0 Tiếp xúc đường 0,7 – 0,8 Khoa Điện - Điện Tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Tiếp xúc đỉnh nhọn – mắt phẳng 0,5 4-Một số yêu cầu vật liệu làm tiếp điểm: a- Vật liệu làm tiếp điểm: Nếu vật liệu mềm dù áp suất có bé điện trở tiếp xúc bé Nói cách khác, khả chống dập nát đặc trưng bé Rtx bé Do thường dùng vật liệu mềm để làm tiếp điểm dùng kim loại cứng mạ kim loại mềm : đồng thau mạ thiếc, thép mạ thiếc hay mạ cadimi Từ phát triển tiếp điểm lưỡng kim loại : tiếp điểm kim loại cứng tiếp xúc với kim loại lỏng thuỷ ngân b- Lực ép tiếp điểm F lớn điện trở tiếp điểm bé, thấy rõ hình 1- b c- Hình dạng tiếp điểm có ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc, hệ số m khác nên Rtx k Fm khác ( bảng 1- 4) d- Nhiệt độ tiếp điểm: Theo kết thí nghiệm : nhiệt độ khơng cao ( thường 2000C ), nhiệt độ tiếp điểm tăng, điện trở tiếp xúc tăng e- Diện tích tiếp xúc có ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc f- Mật độ dòng điện : Diện tích tiếp xúc xác dịnh tuỳ theo mật độ dòng điện cho phép Mật độ dòng điện cho phép xác định theo công thức : I cp I S Mật độ dòng điện lớn nhiệt độ tiếp xúc tăng điện trở tiếp xúc tăng Đối với mật độ dòng điện cho trước, muốn giảm phát nóng tiếp điểm vật liệu phải có điện trở suất nhỏ, đồng thời phải có khả toả nhiệt cao qua mặt ngồi Do vật dẫn có bề mặt xù xì kay vật dẫn quét sơn toả nhiệt có hiệu Có thể kiểm tra nhiệt độ tiếp xúc biến màu sơn Như , muốn giảm điện trở tiếp xúc tăng lực èp, tăng số tiếp điểm tiếp xúc, chọn vật dẫn có điện trở suất bé hệ số truyền nhiệt lớn, tăng diện tích truyền nhiệt chọn tiếp điểm có dạng toả nhiệt dễ Khoa Điện - Điện Tử 10 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện BÀI 1-4 HỒ QUANG ĐIỆN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP DẬP TẮT HỒ QUANG Khái niệm hồ quang điện Đối với khí cụ điện cầu dao, rơ le, cầu chì, cơng tắc tơ đóng cắt mạch điện, hồ quang phát sinh tiếp điểm, cắt mạch điện Hồ quang cháy lâu, khí cụ hệ thống điện hư hỏng cần phải nhanh chóng dập tắt hồ quang Hồ quang điện tượng phóng điện khí (Hình vẽ) Hồ quang có mật độ dòng điện lớn đến 104 - 105 A/cm2, nhiệt độ cao 5000 60000C, điện áp rơi catốt từ 10 - 20V thường kèm theo tượng phát sáng Cường độ điện trường Ec catốt lớn từ 105 - 106V/cm, thân hồ quang cường độ điện trường Eth khoảng 10 - 50V/cm Anốt + Hồ quang - Catốt Hình vẽ : Hồ quang điện Nguyên nhân trình phát sinh hồ quang Khi đóng cắt dòng điện chỗ tiếp xúc xuất phóng điện hồ quang, ta gọi hồ quang điện Hình 1- 9a vẽ mạch điện dùng cầu dao CD để đóng cắt Lúc cầu dao đóng , mạch có dòng điện I, điện áp nguồn đặt vào tải U, điện áp đặt vào hai cực A,B cầu dao không (bỏ qua điện trở tiếp xúc tiếp điểm ) Khi cắt điện, hai đầu tiếp xúc A’, B’ rời Lúc dòng điện mạch giảm nhanh, điện trở chỗ tiếp xúc trở thành lớn toàn điện áp U coi đặt vào hai cực AB ( hình 1- 9b ) Điện trường khe hở hai tiếp điểm : E U d Hình 1- : Hình thành điện trường chỗ tiếp xúc 19 Khoa Điện - Điện Tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Lúc vừa mở tiếp điểm , khoảng cách d nhỏ, nên điện trường E lớn Đồng thời , dòng điện I lúc tiếp điểm chưa rời hẳn, nên nhiệt độ chỗ tiếp xúc tăng lên Kết khơng khí khe hở bị ion hoá mạnh ( ion hoá điện trường nhiệt ), làm cho khối khí trở thành dẫn điện tốt xuất hiện tượng phóng điện hồ quang hai đầu tiếp xúc A’ B’ Như vậy, điện áp U cao dòng điện I lớn, hồ quang dễ phát sinh mạnh, , đóng cắt điện áp cao, dòng điện lớn, hồ quang sinh mạnh 3- Tác hại hồ quang - Kéo dài thời gian đóng cắt - Làm hỏng mặt tiếp xúc - Gây ngắn mạch pha - Gây hoả hoạn tai nạn - Khi hồ quang phóng chập chờn, dễ xảy tượng cảm ứng, làm điện áp cục thiết bị điện tăng cao, dẫn tới điện áp 4- Các phương pháp dập hồ quang Để dập tắt hồ quang, ta dùng biện pháp sau : - Tăng độ dài hồ quang - Dùng từ trường để tạo lực thổi hồ quang chuyển động nhanh - Dùng dòng khí hay dầu để thổi dập tắt hồ quang - Dùng khe hở hẹp để hồ quang cọ sát vào vách khe hẹp - Tạo thành chân không khu vực hồ quang - Chia hồ quang thành nhiều hồ quang ngắn nhờ vách ngăn - Cho hồ quang tiếp xúc với chất cách điện làm nguội Khoa Điện - Điện Tử 20 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện BÀI 1-5 MỘT SỐ TÊN GỌI - KÝ HIỆU KHÍ CỤ ĐIỆN Thiết bị dùng điện: - Chuông điện - Khối chiếu sáng an tồn - Máy nước nóng - Quạt điện Các loại thiết bị đóng cắt, bảo vệ: - Cầu chì CC CC - Cầu dao pha cực CD - áp tô mát pha cực - áp tô mát pha cực - Nút chuông Một số ký hiệu sơ đồ mặt : - Cầu dao điện vị trí ( cơng tắc cực) - Cầu dao điện vị trí tới lui ( ngả) - Công tắc cực Khoa Điện - Điện Tử 21 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện - Điện trở điều chỉnh độ sáng Nút ấn - Nút ấn đơn : + Thường mở + Thường đóng - Nút ấn kép 5 Các khí cụ điều khiển bảo vệ: Các khí cụ điều khiển bảo vệ thường biểu diễn gồm phần : Cuộn dây tiếp điểm Cuộn dây tiếp điểm biểu diễn theo qui ước * Công tắc tơ K K - Cuộn dây K K - Tiếp điểm thường mở - Tiếp điểm thường đóng * Rơ le điện từ - Cuộn dây K K - Tiếp điểm thường mở - Tiếp điểm thường đóng - Tiếp điểm thường đóng mở chậm - Tiếp điểm thường mở đóng chậm Nếu rơ le dòng điện ghi chữ RI Nếu rơ le điện áp ghi chữ RU * Rơ le nhiệt Rnhoặc - Phần tử đốt nóng Rn Rn Khoa Điện - Điện Tử Rn 22 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện - Tiếp điểm - Cầu chì tự rơi - Máy cắt - Dao cách ly có điểm nối đất CSV - Chống sét van Khoa Điện - Điện Tử 23 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện CHƯƠNG II : KHÍ CỤ ĐIỆN ĐĨNG CẮT Bài 2-1 CẦU DAO 1- Định nghĩa công dụng Cầu dao khí cụ điện hạ áp thao tác tay để đóng cắt mạch điện điện áp đến 500V dòng điện đến 1000A Thơng thường cầu dao bố trí với cầu chì để bảo vệ ngắn mạch Cầu dao thường dùng để đóng ngắt mạch điện có cơng suất nhỏ làm việc khơng cần thao tác đóng ngắt nhiều lần Nếu điện áp cao mạch điện có cơng suất trung bình lớn cầu dao thường làm nhiệm vụ đóng ngắt khơng tải 2- Phân loại: Theo kết cấu người ta chia cầu dao làm loại cực, cực, cực cực Người ta chia cầu dao loại có tay nắm hay tay nắm bên Ngoài có cầu dao ngả cầu dao hai ngả Theo điện áp định mức : 250V 500V Theo dòng điện định mức : 5,25,30,60,75,100,150,200,300,400,600,1000A Theo vật liệu cách điện , có loại đế sứ , đế nhựa bakêlit, đế đá Theo điều kiện bảo vệ, có loại khơng có hộp loại có hộp che chắn (nắp nhựa, nắp gang, nắp sắt ) Theo yêu cầu sử dụng, người ta chế tạo cầu dao có cầu chì bảo vệ loại khơng có cầu chì bảo vệ Cấu tạo nguyên lý hoạt động a- Cấu tạo : Hình 2- Cầu dao có lưỡi dao phụ 1- lưỡi dao chính; 2- tiếp xúc tĩnh ( ngàm ); 3- lưỡi dao phụ; 4- lò xo bật nhanh ; Khoa Điện - Điện Tử 24 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Phần cầu dao lưỡi dao phần kẹp lưỡi làm hợp kim đồng Bộ phận nối dây làm hợp kim đồng Đế cầu dao thường làm sứ b- Nguyên lý làm việc Khi thao tác cầu dao nhờ vào lưỡi dao hệ thống kẹp lưỡi, mạch điện đóng ngắt Trong q trình ngắt mạch thường xảy hồ quang điện điểm tiếp xúc lưỡi dao hệ thống kẹp lưỡi Khi thao tác phải kéo lưỡi dao thật nhanh để dập tắt hồ quang Do tốc độ kéo tay nhanh nên người ta chế tạo loại cầu dao có lưỡi dao phụ ( hình 2- ) Lúc dẫn điện lưỡi dao phụ với lưỡi dao kẹp chặt ngàm tĩnh Khi ngắt điện lưỡi dao ngắt trước, lực lò xo đủ lớn kéo lưỡi dao phụ bật nhanh khỏi ngàm tĩnh làm ngắt mạch điện Do hồ quang kéo dài nhanh bị dập tắt thời gian ngắn 4- Các thông số bản, cách chọn cầu dao Cầu dao lựa chọn theo điều kiện điện áp định mức, dòng điện định mức, kiểu , loại Công thức lựa chọn : Uđm cd Uđm mạng I đm cd I tt Trong đó: U đm cd - Điện áp định mức cầu dao U đm mạng- Điện áp định mức mạng điện Iđm cd – Dòng điện định mức cầu dao I tt – Dòng điện tính tốn mạng điện 5- Các hư hỏng thường gặp phương pháp sửa chữa Những hư hỏng thông thường cầu dao : Lưỡi dao tiết xúc không tốt với đầu ( ngàm ) tĩnh; ốc bắt bị lỏng; tình trạng lưỡi dao khơng bình thường; lò xo lưỡi dao phụ bị tuột không đủ lực găng… Nguyên nhân lưỡi dao tiếp xúc không tốt là: - Ngàm tiếp xúc rộng nên lực ép vào lưỡi dao khơng đủ mạnh, diện tích tiếp xúc nhỏ, điện trở tiếp xúc lớn - Mặt tiếp xúc bị bẩn làm tăng điện trở tiếp xúc Ta biết đóng cắt mặt tiếp xúc có hồ quang tạo thành lớp gỉ, nhám sù mặt tiếp xúc Với cầu dao để lâu không dùng, bảo quản không tốt, dễ bị gỉ đầu tiếp xúc Khoa Điện - Điện Tử 25 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Cách sửa chữa: - Khi lưỡi dao tiếp xúc không tốt, điện trở tiếp xúc lớn, dòng điện đốt nóng làm cháy mặt tiếp xúc Do đó, lưỡi dao động ngàm tĩnh phải giữ gìn sẽ, tiếp xúc tốt với Khi mặt tiếp xúc bị bẩn phải lau cần đánh muội than vết cháy Nếu mặt tiếp xúc bị rỗ phải dũa lại cho phẳng đánh giấy ráp mịn hạt, sau điều chỉnh lại ngàm cho tiếp xúc tốt Không bôi dầu mỡ để làm mặt tiếp xúc, sau có hồ quang phát sinh lúc đóng cắt dễ làm cháy mặt tiếp xúc - Trường hợp lưỡi dao bị cháy nhiều phải thay Vật liệu để chế tạo lưỡi dao đồng kỹ thuật điện Kích thước lưỡi dao phải theo kích thước cũ - Các ốc vít bắt khơng chặt không quy định ảnh hưởng xấu đến chất lượng cầu dao ốc bắt dây lỏng dễ gây điện pha cầu dao, gây chạm chập, nhiệt chỗ tiếp xúc làm cháy dây cực bắt dây Ốc vít bắt lưỡi dao động với với lề không chặt dễ làm xộc xệch dẫn đến tình trạng làm cực khơng đóng đồng thời Một hư hỏng thường gặp lề bị mài mòn q trình làm việc Để khắc phục tình trạng ta lau lề xăng rượu, phủ lớp vadơlin kỹ thuật - Dòng điện qua chỗ tiếp xúc lề đốt nóng nó, chỗ tiếp xúc lề bị gỉ bẩn không đủ lực ép Khi lề bị gỉ cần thay lề mới, dùng phải đánh gỉ, bơi vadơlin bắt chặt lại Bài 2-2 CÔNG TẮC 1- Định nghĩa cơng dụng Cơng tắc loại khí cụ đóng ngắt dòng điện tay kiểu hộp, dùng để đóng ngắt mạch điện có cơng suất bé, có điện áp chiều đến 440V, điện áp xoay chiều đến 500V Công tắc hộp thường dùng làm cầu dao tổng cho máy cơng cụ, dùng đóng mở trực tiếp cho động điện có cơng suất bé dùng để đổi nối , khống chế mạch điện tự động Có dùng để thay đổi chiều quay động điện, đổi cách đấu cuận dây stato động từ hình sang hình tam giác Công tắc hộp làm việc chắn cầu dao , dập tắt hồ quang nhanh thao tác nhanh dứt khoát cầu dao Ký hiệu sơ đồ điện vài loại công tắc trình bày hình 2- Khoa Điện - Điện Tử 26 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện a b c Hình 2- : a- Cơng tắc hành trình b- Cơng tắc ba pha c- Công tắc ba pha hai ngả 2- Phân loại Theo hình dạng bên ngồi người ta chia : - Loại hở - Loại bảo vệ - Loại kín Theo cơng dụng người ta chia : - Cơng tắc đóng ngắt trực tiếp - Cơng tắc chuyển mạch ( hay công tắc vạn ) Công tắc vạn dùng để đóng ngắt, chuyển đổi mạch điện cuộn dây hút công tắc tơ, khởi động từ, chuyển đổi mạch điện dụng cụ đo lường Nó thường dùng mạch điện điều khiển có điện áp đến 440V chiều đến 500V xoay chiều, 50 Hz - Công tắc hành trình Cơng tắc hành trình dùng để đóng, ngắt mạch điều khiển truyền động điện tự động hoá, tuỳ thuộc cữ gạt cấu chuyển động khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt điện cuối hành trình để đảm bảo an tồn 3- Cấu tạo nguyên lý hoạt động a Cấu tạo công tắc hộp ( hình 2- ) Khoa Điện - Điện Tử 27 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Hình 2- : Cấu tạo cơng tắc hộp a- Hình dạng chung b- Mặt cắt ( vị trí đóng ) c- Mặt cắt ( vị trí ngắt ) d- Kiểu bảo vệ e- kiểu kín Phần tiếp điểm tĩnh gắn vành nhựa bakêlít cách điện có đầu vặn vít chìa khỏi hộp Các tiếp điểm động gắn trục cách điện với trục, nằm mặt phẳng khác tương ứng với vành Khi quay trục đến vị trí thích hợp , có số tiếp điểm động đến tiếp xúc với số tiếp điểm tĩnh , số khác rời khỏi tiếp điểm tĩnh Chuyển dịch tiếp điểm động nhờ cấu khí có núm vặn Ngồi có lò xo Khoa Điện - Điện Tử 28 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện phản kháng đặt vỏ để tạo nên sức bật nhanh làm cho hồ quang dập tắt nhanh chóng Hình 2- 3,d,e hình dạng cấu tạo cơng tắc hộp kiểu bảo vệ kiểu kín Hình dạng cấu tạo cơng tắc hộp Việt Nam, Liên Xô, Đức tương tự hình vẽ , khác nhiều hình dạng kết cấu bên ngồi hộp trụ tròn hay hộp trụ vng ; vỏ hộp nhựa cách điện hay sắt ; núm vặn hay tay gạt c- Cấu tạo công tắc vạn ( hình 2- ) Hình 2- : Cơng tắc vạn a- hình dạng chung b- mặt cắt ngang 1- tiếp điểm tĩnh 2- tiếp điểm động 3- vành cách điện 4- trục nhỏ Gồm đoạn riêng rẽ cách điện với lắp trục có tiết diện vng Các tiếp điểm đóng mở nhờ xoay vành cách điện lồng trục ta vặn công tắc Tay gạt cơng tắc vạn có số vị trí chuyển đổi, tiếp điểm đoạn đóng ngắt theo yêu cầu Công tắc vạn chế tạo theo kiểu tay gạt có vị trí cố định có lò xo phản hồi vị trí ban đầu ( vị trí khơng ) d- Cấu tạo cơng tắc hành trình Hình dạng chung cơng tắc hành trình cỡ nhỏ trình bày hình 2- Dưới tác dụng cữ gạt nằm phận khí dịch chuyển, cần bẩy có lăn cơng tắc bị ấn xuống, làm xoay giá đỡ tiếp điểm 3, làm mở tiếp điểm 4, kết làm ngắt mạch điều khiển truyền động điện Khoa Điện - Điện Tử 29 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Hình dạng chung cơng tắc hành trình cỡ nhỏ trình bày hình2- 2- Hình 2- : Cơng tắc cuối hành trình Hình 2- : Cơng tắc hành trình Nó đặt vỏ nhựa , có cặp tiếp điểm thường đóng cặp tiếp điểm thường mở, tiếp điểm động chung Khoa Điện - Điện Tử 30 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Bài 2-3 NÚT ĐIỀU KHIỂN 1- Khái niệm công dụng Nút ấn gọi nút điều khiển, loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa cácthiết bị điện từ khác , dụng cụ báo hiệu, để chuyển đổi mạch điện điều khiển, tín hiệu, liên động , bảo vệ mạch điện chiều điện áp đến 440 V mạch điện xoay chiều điện áp đến 500 V , tần số 50 Hz Nút ấn dùng thông dụng để khởi động, dừng đảo chiều quay động điện cách đóng ngắt mạch cuộn dây hút công tắc tơ, khởi động từ mắc mạch động lực động Nút ấn thường đặt bảng điều khiển, tủ điện, hộp nút ấn Nút ấn thường nghiên cứu chế tạo để làm việc môi trường không ẩm ướt, khơng có hố chất bụi bẩn Nút ấn bền tới 1.000.000 lần đóng khơng tải 200.000 lần đóng ngắt có tải Khi ấn nút, đòn gánh tiếp điểm động bắt đầu mở mạch điện sau đóng mạch điện 2- Phân loại cấu tạo a Phân loại Theo hình dạng bên , người ta chia nút ấn làm bốn loại : - Loại hở - Loại bảo vệ - Loại bảo vệ chống nước chống bụi - Loại bảo vệ chống nổ Theo yêu cầu điều khiển , người ta chia nút ấn loại nút , nút nút Theo kết cấu bên trong, nút ấn có loại có đèn báo loại khơng có đèn báo Nút ấn kiểu hở có kết cấu hình 2- 7,a Nó đặt bề mặt giá đặt bảng điện, hộp nút ấn hay tủ điện Khoa Điện - Điện Tử 31 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Hình 2- : Nút ấn a- Nút ấn kiểu hở b- Nút ấn kiểu bảo vệ Nút ấn kiểu bảo vệ có kết cấu hình 2- 7, b Nó đặt vỏ nhựa hay vỏ sắt có hình hộp Nút ấn kiểu bảo vệ chống nước đặt vỏ kín khít để tránh khỏi nước lọt vào Nút ấn kiểu bảo vệ chống bụi,nước đặt vỏ bua đúc kín khít để chống ẩm bụi lọt vào Nút ấn kiểu chống nổ có kết cấu hình 2- Nó dùng hầm lò ( mỏ than ) nơi có khí nổ lẫn khơng khí Cấu tạo đặc biệt kín khít để khơng lọt tia lửa ngồi đặc biệt vững để không bị phá vỡ nổ Hình 2- : Nút ấn kiểu chống nổ Ký hiệu nỳt bấm trờn sơ đồ nguyên lý điện - Nút ấn đơn : Khoa Điện - Điện Tử 32 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện + Thường mở + Thường đóng - Nút ấn kép Khoa Điện - Điện Tử 33 Trường Cao đẳng nghề Nam Định ... THÁI LÀM VIỆC CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN I Sự phát nóng khí cụ điện Khoa Điện - Điện Tử 13 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện Khái niệm: Dòng điện chạy vật dẫn làm khí cụ điện nóng lên Nừu... q trình nguội Khoa Điện - Điện Tử 15 Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình khí cụ điện lạnh khí cụ điện ( đoạn BC ) Thời gian t nguội thời gian nguội lạnh khí cụ điện Các chế độ làm việc khí. .. độ lớn cho phép Nhiệt độ lớn cho phép phận khí cụ điện tham khảo theo bảng 1- 1 Bảng 1- 1 Nhiệt độ cho phép, 0C Các phận khí cụ điện Vật liệu không bọc cách điện hay để xa vật cách điện 11 0 Dây