Tài liệu điện dân dụng

Cấu tạo áp tơ mát Để đưa lựa chọn aptomat cho mạng lưới điện gia đinh, cơng sở hay cơng xưởng mình, bạn cần phải hiểu rõ cấu tạo aptomat Aptomat khí cụ điện sử dụng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ tải, ngắn mạch, thấp áp, cho thiết bị điện Cấu tạo aptomat có phận sau: - Tiếp điểm Aptomat thường có đến loại tiếp điểm, tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ hồ quang Với aptomat nhỏ khơng có tiếp điểm phụ Tiếp điểm thường làm vật liệu dẫn điện tốt chịu nhiệt độ hồ quang sinh ra, thường làm hợp kim Ag-W,Cu-W Khi đóng mạch tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm Khi cắt mạch ngược lại, tiếp điểm mở trước, tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm hồ quang Nh hồ quang cháy tiếp điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm Tiếp điểm phụ sử dụng để tránh hồ quang cháy lan sang làm hỏng tiếp điểm - Hộp dập hồ quang Thường sử dụng thép chia hộp thành nhiều ngăn cắt hồ quang thành nhiều đoạn ngắn để dập tắt Các móc bảo vệ - Móc bảo vệ dòng cực đại Để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị tải, đặc tính A-s móc bảo vệ phải nằm đặc tính A-scủa thiết bị cần bảo vệ Cuộn hút điện từ mắc nối tiếp với thiết bị Khi dòng điện vượt giá trị cho phép thép động bị hút, cần chủ động kéo lên, lò xo kéo cần bị động ra, tiếp điểm mở ngắt mạch điện qua thiết bị - Móc bảo vệ kiểu rơ-le nhiệt Kết cấu đơn giản rơ-le nhiệt bao gồm phần tử nung nóng mắc nối tiếp với mạch chính, kim loại (bi-metal) giản nở nhả móc ngắt tiếp điểm dòng điện qua thiết bị thiết bị lớn Nhược điểm loại qn tính nhiệt lớn - Móc bảo vệ thấp áp Cuộn hút mắc song song với mạch điện chính, điện áp thấp, lực hút cuộn hút giảm yếu lực lò xo 3, móc bị kéo lên, lò xo kéo tiếp điểm aptomat Các thơng số kỹ thuật : - Điện áp định mức : giá trị điện áp làm việc dài hạn thiết bị điện aptomat đóng ngắt - Dòng điện định mức : dòng điện làm việc lâu dài aptomat, thường dòng định mức aptomat 1.2-1.5 lần dòng định mức thiết bị bảo vệ - Dòng điện tác động Itd: dòng aptomat tác động, tuỳ thuộc loại phụ tải mà tính chọn tác động khác Với động điện khơng đồng pha rotor lồng sóc thường Itd=1.2-1.5 It, với It làaptomat bảo vệ thiết bị đặc tính A-s aptomat phải thấp đặc tính A-s thiết bị Công tắc tơ Công tắc tơ (Contactor) khí cụ điện dùng để đóng, ngắt thường xuyên mạch điện động lực, từ xa, tay (qua hệ thống nút bấm) tự động Việc đóng cắt cơng tắc tơ có tiếp điểm thực nam châm điện, thủy lực hay khí nén Thơng thường ta gặp loại đóng cắt nam châm điện Những năm gần người ta chế tạo loại công tắc tơ không tiếp điểm, việc đóng ngắt cơng tắc tơ loại thực cách cho xung điện để khóa mở van bán dẫn (thyristor, triac) Cơng tắc tơ có tần số đóng cắt lớn, tới 1800 lần Nguyên Lý Làm Việc: Khi cuộn hút cơng tắc tơ chưa cấp điện, lò so hồi vị (6) đẩy lõi thép động (2) cách xa khỏi lõi thép tĩnh (1) Các cặp tiếp điểm (3) trạng thái mở, cặp tiếp điểm thường mở tiếp điểm phụ (4) trạng thái mở cặp tiếp điểm thường đóng tiếp điểm phụ (4) trạng thái đóng Khi đặt vào hai đầu cuộn hút điện áp xoay chiều có trị số định mức Dòng điện xoay chiều cuộn hút sinh từ thơng móc vòng qua hai lõi thép khép kín mạch từ Chiều trị số từ thông biến thiên theo chiều trị số dòng điện sinh nó, xét thời điểm định từ thơng qua bề mặt tiếp xúc hai lõi thép chiều nên tạo thành bề mặt hai cực trái dấu nam châm điện N-S (cực có chiều từ thơng vào cực Nam cực có chiều từ thơng cực Bắc) Kết lõi thép động bị hút phĩa lõi thép tĩnh kéo theo tay đòn (5), làm cho tiếp điểm (3) tiếp điểm phụ (4) trạng thái mở đóng lại, tiếp phụ (4) lại trạng thái đóng mở Khi cắt điện vào cuộn hút, lò xo hồi vị (6) đẩy lõi thép động (2) vị trí ban đầu rơle nhiệt Khái niệm rơle nhiệt Rơle nhiệt loại khí cụ điện tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ co dãn nhiệt kim loại Ứng dụng: Rơle nhiệt thường dùng để bảo vệ tải cho thiết bị điện Trong công nghiệp rơle nhiệt lắp kèm với công tắc tơ Cấu tạo rơ le nhiệt Cấu tạo rơ le nhiệt Chú thích: Đòn bẩy Tiếp điểm thường đóng Tiếp điểm thường mở Vít chỉnh dòng điện tác động Thanh lưỡng kim Dây đốt nóng Cần gạt Nút phục hồi Nguyên lý làm việc rơle nhiệt Phần tử rơle nhiệt phiến kim loại kép (bimetal) cấu tạo từ hai kim loại, hệ số giãn nở bé (thường dùng invar có 36% Ni, 64% Fe) hệ số giãn nở lớn (thường đồng thau hay thép crôm – niken, đồng thau giãn nở gấp 20 lần invar) Hai phiến ghép lại với thành phương pháp cán nóng hàn Khi đốt nóng dòng I phiến kim loại kép uốn phía kim loại có hệ số giãn nở nhỏ hơn, dùng trực tiếp cho dòng điện qua dây điện trở bao quanh Để độ uốn cong lớn yêu cầu phiến kim loại phải có chiều dài lớn mỏng Nếu cần lực đẩy mạnh chế tạo phiến rộng, dày ngắn Phân loại Rơle nhiệt Theo kết cấu Rơle nhiệt chia thành hai loại: Kiểu hở kiểu kín Theo yêu cầu sử dụng: Loại cực hai cực Theo phương thức đốt nóng: – Đốt nóng trực tiếp: Dòng điện qua trực tiếp kim loại kép Loại có cấu tạo đơn giản, thay đổi dòng điện định mức phải thay đổi kim loại kép, loại không tiện dụng – Đốt nóng gián tiếp: Dòng điện qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lượng toả gián tiếp làm kim loại cong lên Loại có ưu điểm muốn thay đổi dòng điện định mức ta cần thay đổi phần tử đốt nóng Nhược diểm loại có tải lớn, phần tử đốt nóng đạt đến nhiệt độ cao khơng khí truyển nhiệt kém, nên kim loại chưa kịp tác độc mà phần tử đốt nóng bị cháy đứt – Đốt nóng hỗn hợp: Loại tương đối tốt vừa đốt trực tiếp vừa đốt gián tiếp Nó có tính ổn định nhiệt tương đối cao làm việc bội số tải lớn Chọn lựa Rơle nhiệt Đặc tính Ro le nhiet quan hệ dòng điện phụ tải chạy qua thời gian tác động (gọi đặc tính thời gian – dòng điện, A – s) Mặt khác, để đảm bảo yêu cầu giữ tuổi thọ lâu dài thiết bị theo đíng số liệu kỹ thuật cho nhà sản xuất, đối tượng bảo vệ cần đặc tính thời gian dòng điện Lựa chọn Rơle cho đường đặc tính A – s Rơle gần sát đường đặc tính A – s đối tượng cần bảo vệ Nếu chọn thấp không tận dụng công suất động điện, chọn cao làm giảm tuổi thọ thiết bị cần bảo vệ Trong thực tế, cách lựa chọn phù hợp chọn dòng điện định mức Rơle nhiệt dòng điện định mức động điện cần bảo vệ, Rơle tác động giá trị (1,2 ÷ 1,3)Iđm Bên cạnh, chế độ làm việc phụ tải nhiệt độ môi trường xung quanh phải xem xét Nút nhấn khái quát cơng dụng + khí cụ dùng để đóng ngắt từ xa thiết bị điện + thường đặt bảng điều khiển, tủ điện, hộp nút nhấn + thao tác cần dứt khốt để mở đóng mạch điện - cấu tạo: + nút nhấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống tiếp điểm thường hở, đóng vỏ bảo vệ + tác động vào nút nhấn, tiếp điểm chuyển trạng thái, khơng có tác động, tipế điểm trở trạng thái ban đầu -Phân Loại: + theo chức trạng thái hoạt đỗng nút nhấn: nút nhấn đơn, nút nhấn kép + theo hình dạng: loại hở, bảo vệ, loại bảo vệ chống nước chống bụi, loại bảo vệ khỏi nổ +theo yêu cầu điều khiển: nút, nút, nút + theo kết cấu bên trong: có ko có đèn báo Rơ le dòng điện Cấu tạo, nguyên lý làm việc rơ le dòng điện Cấu tạo Gồm có: Cấu tạo rơ le khởi động kiểu dòng điện – Vỏ rơ le (Thường làm nhựa để trần); – Lõi cuộn dây điện từ (Thường làm nhựa giấy cách điện – Cuộn dây điện từ – Lõi sắt từ có gắn tiếp điểm động – Tiếp điểm tĩnh Nguyên lý làm việc Căn vào đặc tính dòng khởi động động làm tín hiệu đóng ngắt rơ le cuộn dây điện từ Trên mạch điện cuộn dây làm việc người ta mắc nối tiếp với cuộn dây điện từ Tiếp điểm động lắp với lõi sắt cuộn dây điện từ đóng mạch cho động rơ to đứng im nên dòng qua cuộn làm việc CR dòng ngắn mạch có trị số lớn Cuộn dây điện từ sinh từ trường đủ mạnh hút lõi sắt lên, đóng tiếp điểm cấp điện cho cuộn khởi động CS 10 Đồng thau (CuZn37) Kim loại ≈ 15,5 · 106 Sắt Kim loại 10,02 · 106 [3] Crom Kim loại 8,74 · 106 [3] Chì Kim loại 4,69 · 106 [3] Titan (bei 273 K) Kim loại 2,56 · 106 [3] Thép không gỉ (1.4301) Kim loại 1,4 · 106 [4] Thủy ngân Kim loại 1,04 · 106 Gadolini Kim loại 0,74 · 106 Than chì (parallel zu Schichten) Phi kim · 106 10−11 bis 105 Polymer dẫn điện – Gecmani Bán dẫn 1,45 Silic, undotiert Bán dẫn 252 · 10−6 Telua Bán dẫn · 10−3 38 Nước biển – ≈5 Nước máy – ≈ 50 · 10−3 Nước tinh khiết – · 10−6 Chất cách điện Bách khoa toàn thư mở Wikipedia Chất cách điện chất dẫn điện kém, có điện trở suất lớn (khoảng 106 - 1015 Ωm) Các vật liệu sử dụng rộng rãi công nghiệp 39 đời sống, nhằm mục đích ngăn chặn tiếp xúc dòng điện với người với dòng điện khác Nhiều chất cách điện chất điện môi, nhiên có mơi trường cách điện khơng phải chất điện môi (như chân không) Các loại vật liệu cách điện gồm có: cách điện rắn (ví dụ: gỗ, nhựa, vỏ bọc dây diện), cách điện lỏng (ví dụ: dầu máy biến áp), cách điện khí (khơng khí, khí SF6) Đặc trưng Đối với chất cách điện chất điện môi, đặc trưng điện trở suất, độ thẩm điện môi (hằng số điện môi), tổn hao điện môi,độ bền điện môi (điện áp đánh thủng cách điện) quan tâm chế tạo thiết bị cách điện Yếu tố quan trọng để đánh giá vật liệu cách điện cường độ điện trường đánh thủng Khi cường độ điện trường đặt lên vật liệu vượt giá trị cho phép xuất phóng điện (quá điện áp), phá hủy vật liệu vật liệu đặc tính cách điện vốn có Cường độ điện trường đánh thủng yếu tố quan trọng để lựa chọn cách điện cho ứng dụng Các nghiên cứu để chế tạo loại vật liệu cách điện có khả chịu điện trường ngày cao ý, phép giảm kích thước thiết bị điện 40 Chương 1: MẠCH ĐIỆN 1.KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN VÀ MẠCH ĐIỆN 1.1 DỊNG ĐIỆN a Dòng điện - D - B A - Khi nối vật A tích điện với vật B khơng tích điện vật dẫn D điện tích chuyển dời từ A qua B tạo thành dòng điện - Ý nghĩa: Dòng điện tích chuyển dời có hướng tác dụng lực điện trường gọi dòng điện b Chiều dòng điện R 41 A E B - Theo quy ước chiều dòng điện chiều chuyển động điện tích dương.Vật vật dẫn dòng điện từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp Ngược lại nguồn điện dòng điện từ nơi có điện thấp đến nơi có điện cao c Cường độ dòng điện - Cường độ dòng điện đại lượng điện tích qua tiết diện dây dẫn đơn vị tính giây I= Trong đó: I Là cường độ dòng điện ,đơn vị Am pe (A) q Là điện tích ,đơn vị cu long (C) t Là thời gian đơn vị giây Nếu q = 1C , t= 1s I= 1A 1KA = 1000A= 103A 1mA =0,001A =10-3A d Mật độ dòng điện Mật độ dòng điện đại lượng đo tỷ số dòng điện qua dây dẫn tiết diện dây dẫn δ= (A/mm2) δ mật độ dòng điện 42 I cường độ dòng điện S Tiết diện dây dẫn 1.2 Mạch điện a.Mạch điện - Mạch điện tập hợp thiết bị điện nối với dây dẫn có dòng điện chạy qua Mạch điện gồm phần tử: + Nguồn ( Thiết bị phát điện năng) + Tải ( Thiết bị tiêu thụ điện ) + Dây dẫn thiết bị đóng cắt bảo vệ b.Các điện từ - Hiện tượng biến đổi lượng - Hiện tượng điện tích phóng lượng C Mơ hình mạch điện R1 L1 C1 BAT1 1,5 V 43 + thành phần mạch điện: - Điên trở R, đơn vj Ω UR = iR.R - Điện cảm L, đơn vị henry UL = L - Điện dung C,đơn vị Fara UC = Các định luật mạch điện 2.1: Định luật ôm 2.1.1: Định luật ôm cho đoạn mạch a, Điện trở dòng điện qua vật dẫn gặp sức cản trở nhỏ gọi điện trở vật dẫn Vò vậy, điện trở nhỏ dòng điện lớn - Tiết diện nhỏ điện trở cành lớn - Chiều dìa ( lớn điện tở lớn ) - Vật liệu b, Sự phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ - Khi nhiệt độ vật dẫn tăng lên, nút mang tinh thể kim loại dao động mạnh xung quanhvij trí cân bằng, tăng cản trở điện tử tự di chuyển, nghĩa điện trở vật dẫn tăng lên c, Định nghĩa Dòng điện đoạn mạch tỉ lệ thuận với điện áp đầu đoạn mạch tỉ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch: I = (A) 44 d, Định luật ơm tồn mạch Dòng điện chạy mạch tỉ lệ với suất điện động cảu nguồn tỉ lệ nghịch với điện trở toàn mạch 2.2: ĐỊnh luật Jun-Lenxo - Dòng điện tích chuyển động vật dẫn làm chạm với phần tử vật dân, truyền bớt lượng cho phần tử vật dẫn, làm tăng mức chuyển động nhiệt vật dẫn Như vậy, dòng điện chạy qua vật dẫn làm nóng vật dẫn Gọi điện trở vật dẫn R Công dòng điện xác định theo cơng thức: A = p.t =I2.R.t (J) Biết lượng nhiệt công 0,2 A calo vói J nên nhiệt lượng cơng A chuyển hóa : Q = 0,24A = 0,2.I2.R.t (calo) Định luật: nhiệt lượng tỏa điện trở tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện với điện trở thời gian dòng điện chạy qua Nguồn điện 3.1: Khái niệm nguồn điện hóa học Pin nguồn điện hóa học biến đổi hóa thành điện 3.2: Dòng điện chiều Dòng điện chiều dòng điện có chiều trị số khơng thay đổi theo thời gian 3.3: Dòng điện xoay chiều dòng điện xoay chiều dòng điện có chiều trị số thay đổi theo thời gian Các phương pháp giải mạch điện chiều 45 4.1: Phương pháp nối tiếp R2 R1 R3 U 1,5 V U1 = I.R1 ; U2 = I.R2 ; U3 = I.R3   U = U1 + U2 + U3 U =I.(R1 + R2 + R3 ) Rtđ = R1 + R2 + R3 U = I Rtđ Công suất tiêu thụ cảu mạch P1 = I2.R1 P2 = I2.R2 R1 P3= I2.R3 4.2: Phương pháp mạch song song - Tất điện trở đặt điện áp I1 = U.g1 (g1 = I2 = U.g2 In = U.gn Từ ta có: ) U1 U2 R2 R3 U3 U 46 1,5 V I : I : I = g : g : g3 = Vậy dòng điện mạch nhánh đấu song song tỉ lệ với điện dẫn cảu nhánhanhsuwsc tỉ lệ nghịch với điện trở nhánh = = Rtđ = 4.3 Phương pháp mạch hỗn hợp - Bước 1: đưa mạch phân nhánh mạch không phân nhánh cách thay nhánh song song điện trở tương đương - Bước 2: áp dụng định luật ơm cho tồn mạch để tính dòng qua mạch - Bước 3: tính dòng mạch nhánh song song 47 CHƯƠNG 2: TỪ TRƯỜNG – CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1: Từ trường 1.1: Khái niệm từ trường Từ trường dạng đặc biệt vật chất có biêu đặc trưng tác dụng điện lực từ lên kim nam châm hay dây dẫn mang dòng điện đặt a, Từ trường nam châm vĩnh cửu Một nam châm có cực bắng kí hiệu N cực nam kí hiệu S Thí nghiệm : dùng nam châm vĩnh cửu đưa lại gần kim nam châm đặt trục tự quay Bình thường Kim quay phương Bắc địa lí N N Gọi cực bắc (N) đưa Nam châm lại gần kim quay lệch S S Khỏi vị trí ban đầu cho S nam Châm gần N kim ( tên đẩy khác tên hút ) - Lực hút hay lực đẩy nam châm kim loại gọi lực điện từ ( lực từ trường sinh ) b, Từ trường dòng điện 48 c, Đường sức từ Đường sức từ đường cong khép kín từ trường mà tiếp tuyến điểm trùng với kim nam châm đặt điểm dó Chiều đường sức từ chiều cực nam đén cực bắc d, Từ trường nam châm vĩnh cửu – từ trường - Từ trường nam châm vĩnh cửu cho nam châm làm thép từ, nhiễm từ dòng điện bỏ dòng điện chúng giữ từ trương Ta nam châm vĩnh cửu - Đặc điểm nam châm vinh cửu la có cực từ Nếu bẻ gãy chỗ gãy xuất cực từ - Đương sức từ nam châm vĩnh cửu xuất phát từ cực bắc tận cùng cực nam Nếu cực nam châm phẳng song song gần dòng sức cực đường thẳng song song cách hau nói rừ trường 1.2: Các đại lượn từ - Cường độ tự cảm ( cảm ứng từ ) đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu từ trường Nhưng tính tới mức ảnh hưởng mơi trường bên ngồi tác động vào từ trường đặt mơi trường kí hiệu B đơn vị Tecla (T) 49 - Định nghĩa : cường độ từ cảm điểm từ trường véc tơ Có phương trùng với phương tiếp tuyến đường sức qua điểm Chiều véc tơ chiều với đường sức, có giá trị số trị số lực điện từ tác dụng lên dây dẫn dài đơn vị mang dòng điện đơn vị, đặt vng góc với đường sức diểm xét B= (T) 1.3: Từ trường số dây dẫn mang dòng điện a, Từ trường dòng điệntrong dây dẫn thẳng - Thí nghiệm: Xuyên dây dẫn thẳng qua biag rắc mạt sắt lên bìa cho dòng điện qua dây dẫn gõ nhẹ lên bì để lên từ phổ thong dòng điện 50 - Hiện tượng ta thấy đường sức bao quanh dây dẫn thẳng đường tròn đồng tâm ( tâm giao điểm trục dây bìa ) Kết luận: từ trường dòng điện dây dẫn thẳng đường tròn đồng tâm khép kín Để xác định chiều đường sức từ ta áp dụng quy tắc vặn nút  Quy tắc vặn nút chai: Vặn cho nút chai tiến theo chiều dòng điện, chiều quay cảu vặn nút chiều đường sức b, Từ trường dòng điện vòng dây - Thí nghiệm: uốn dây dẫn thành vòng tròn, dây xun qua bìa chứa tâm vòng tròn, mặt phẳng ìa vng góc với mặt phẳng vòng tròn, rắc mạt sắt lên bìa cho dòng điện chạy qua cuộn dây, gõ nhẹ lên bìa từ phổ thu dược cho thấy đường cong Ở gần tâm đường sức coi đường tròn xa tâm còng dây đường thẳng, để xác định chiều đường sức áp dụng quy tắc vặn nút chai vòng dây - 51 52 ... cụ đo: để đo xác, cơng suất tiêu thụ dụng cụ phải nhỏ.Đặc tính động dụng cụ đo : đặc trưng thời gian ổn định dụng cụ đo Đối với dụng cụ có kim chỉ, kim dao động nhỏ 1% trị số thang đo, dụng cụ. .. lần đo cụ thể nên sai số tương đối tính theo cơng thức (4-2) khơng đặc trưng cho độ xác dụng cụ đo 29 Sai số tương đối qui đổi: d. Cấp chính xác: Cấp xác đại lượng đặc trưng cho dụng cụ đo tiêu... (Contactor) khí cụ điện dùng để đóng, ngắt thường xuyên mạch điện động lực, từ xa, tay (qua hệ thống nút bấm) tự động Việc đóng cắt cơng tắc tơ có tiếp điểm thực nam châm điện, thủy lực hay khí nén