Nội dung của giáo trình được biên soạn với 4 bài trình bày cụ thể như sau: Khái niệm và phân loại khí cụ điện; Khí cụ điện đóng cắt; Khí cụ điện bảo vệ; Khí cụ điện điều khiển; Khí cụ điện đo lường. Mời các bạn cùng tham khảo!
Tổng Liên Đoàn Lao Động Việt Nam Trường Cao Đẳng Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện GIÁO TRÌNH KHÍ CỤ ĐIỆN Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Cao Minh Đức - 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Giáo trình khí cụ điện Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình mơn học Khí cụ điện xây dựng biên soạn sở chương trình khung đào tạo nghề Điện công nghiệp trường Cao đẳng Cơng nghệ Hà Tĩnh phê duyệt Giáo trình Khí cụ điện dùng để giảng dạy trình độ Cao đẳng/Trung cấp nghề biên soạn mang tính chọn lọc, khoa học, sát thực tế hướng học lên chương trình sau Cao đẳng Nội dung giáo trình gồm; Bài mở đầu: Khái niệm phân loại khí cụ điện Chương I Khí cụ điện đóng cắt Chương II: Khí cụ điện bảo vệ Chương III: Khí cụ điện điều khiển Chương IV: Khí cụ điện đo lường Áp dụng việc đổi phương pháp dạy học việc áp dụng phần mềm dạy học như: Kahoot, Microsoft team, giáo trình biên soạn phần nội dung học phần câu hỏi, tập để đánh giá khả tiếp thu người học lớp nhà cách khách quan tăng thêm tính động cho người học Trong q trình biên soạn có sai sót, mong góp ý Hội đồng thẩm định giáo trình, đồng nghiệp bạn học sinh, sinh viên để giáo trình hoàn thiện Hà Tĩnh, ngày tháng năm 2020 Tác giả: Thái Thị Quyền Cao Minh Đưc Giáo trình khí cụ điện Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Bài mở đầu: Khái niệm phân loại khí cụ điện Khái niệm khí cụ điện Phân loại khí cụ điện 10 Tiếp xúc điện 10 Một số yêu cầu vật liệu làm tiếp điểm: 11 Các nguyên nhân gây hư hỏng tiếp điểm biện pháp khắc phục 12 Chương I: Khí cụ điện đóng cắt 14 Cầu dao (Breaker) Error! Bookmark not defined Các loại công tắc (Switch) .Error! Bookmark not defined Nút nhấn (Button) .Error! Bookmark not defined Áp tô mát (Circuit Breaker) Error! Bookmark not defined Chương II: Khí cụ điện bảo vệ .Error! Bookmark not defined Cầu chì (Fuse) Error! Bookmark not defined Rơ le dòng điện điện áp ( RI & RU) Error! Bookmark not defined Thiết bị bảo vệ pha (Phase monitoring Relay) Error! Bookmark not defined Rơ le nhiệt ( Overload relay) .Error! Bookmark not defined Chương III: Khí cụ điện điều khiển Error! Bookmark not defined Công tắc tơ (Contactor) Error! Bookmark not defined Rơ le trung gian (Control Relays) 14 Rơ le thời gian ( Timer) 18 Chương IV: Khí cụ điện đo lường 24 1.Máy biến điện áp (TU) 24 2.Máy biến dòng điện (TI) 26 Giáo trình khí cụ điện Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơn học: Khí cụ điện Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học khí cụ điện học sau mơn học: An tồn lao động; Mạch điện - Tính chất: Là môn học kỹ thuật sở, thuộc môn học/mô đun chun mơn nghề - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Mơn học Khí cụ điện trang bị cho người học kiến thức khí cụ điện thường dùng mạch hạ áp như: cầu dao, nút ấn, áp tơ mát, cầu chì, rơ le nhiệt, rơ le thời gian, công tắc tơ, khởi động từ, máy biến dòng, máy biến điện áp … kỹ tính chọn khí cụ điện để tính chọn thiết bị điện nhằm làm tiền đề cho mô đun thực hành Mục tiêu môn học - Về kiến thức: Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động loại khí cụ điện thông dụng như: Cầu dao, công tắc, nút nhấn, áp tơ mát, cầu chì, Rơ le dịng điện, rơ le điện áp, thiết bị bảo vệ pha, rơ le nhiệt, công tắc tơ, rơ le trung gian, rơ le thời gian, máy biến dòng điện, máy biến điện áp - Về kỹ năng: Nhận dạng, tính chọn thay loại khí cụ điện như: Cầu dao, cơng tắc, nút nhấn, áp tơ mát, cầu chì, Rơ le dòng điện, rơ le điện áp, thiết bị bảo vệ pha, rơ le nhiệt, công tắc tơ, rơ le trung gian, rơ le thời gian theo yêu cầu phụ tải - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Làm việc độc lập làm việc theo nhóm, giải cơng việc, vấn đề phức tạp điều kiện làm việc thay đổi; + Hướng dẫn, giám sát người khác thực nhiệm vụ xác định; chịu trách nhiệm cá nhân trách nhiệm nhóm; + Đánh giá chất lượng cơng việc sau hoàn thành kết thực thành viên nhóm Giáo trình khí cụ điện Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra 1 1.2 Các loại công tắc 1 1.3 Nút nhấn 1.4 Áptômát 2 2.1 Cầu chì 1 2.2 Rơ le dịng điện điện áp 2.3 Thiết bị bảo vệ pha 1 2.4 Rơ le nhiệt 1 3.2 Rơle trung gian 1 3.3 Rơle thời gian 4.1 Máy biến điện áp (TU) 4.1 Máy biến dòng điện (TI) 2 25 17 Số TT Tên chương, mục Tổng số Lý thuyết Bài mở đầu: Khái niệm phân loại khí cụ điện Khái niệm khí cụ điện 5 Phân loại khí cụ điện Chương I Khí cụ điện đóng cắt 1.1 Cầu dao 10 Chương II: Khí cụ điện bảo vệ Chương III Khí cụ điện điều khiển 3.1 Cơng tắc tơ 10 Chương IV: Khí cụ điện đo lường Tổng Giáo trình khí cụ điện 10 10 45 1 Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Bài mở đầu: Khái niệm phân loại khí cụ điện Giới thiệu Khí cụ điện môn học sở kỹ thuật quan trọng trình đào tạo cơng nhân kỹ thuật lành nghề, kỹ sư ngành kỹ thuật điện công nghiệp, tự động hóa Nó nhằm mục đích trang bị sở lý luận có hiệu lực khí cụ điện cho ngành kỹ thuật điện cịn vận dụng cho nhiều ngành kỹ thuật khác Ở mở đầu chủ yếu tập trung khái niệm khí cụ điện khái niệm hồ quang, phương pháp dập tắt hồ quang Mục tiêu: - Trình bày khái niệm cách phân loại khí cụ điện; Khái niệm hồ quang điện cách dập tắt hồ quang điện; - Phân loại khí cụ điện; Vận dụng phương pháp dập tắt hồ quang; - Rèn luyện tính nghiêm túc, an tồn học tập thực công việc Nội dung: Khái niệm khí cụ điện 1.1 Định nghĩa Khí cụ điện thiết bị dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh bảo vệ lưới điện, mạch điện, máy điện máy móc sản xuất Ngồi cịn dùng để kiểm tra điều chỉnh q trình khơng điện khác Khí cụ điện sử dụng rộng rãi nhà máy phát điện, trạm biến áp, xí nghiệp công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy lợi, giao thơng vận tải, quốc phịng Ở 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 dẫn đến hư hỏng, gây thiệt hại nhiều kinh tế Do việc nâng cao hiệu sử dụng, bổ sung kiến thức bảo dưỡng, bảo quản kỹ thuật sửa chữa khí cụ điện phù hợp điều kiện khí hậu nhiệt đới ta nhiệm vụ quan trọng cần thiết học sinh - sinh viên chuyên ngành điện Khí cụ điện phải thỏa mãn yêu cầu sau: + Khí cụ điện phải đảm bảo sử dụng lâu dài với thông số kỹ thuật định mức Nói cách khác dịng điện qua vật dẫn khơng vượt q trị số cho phép khơng làm nóng khí cụ điện nhanh 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, dịng 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 tồn song phải gọn Giáo trình khí cụ điện Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện nhẹ, rẻ tiền, dễ gia công, dễ lắp ráp, kiểm tra sữa chữa + Ngoài khí cụ điện phải làm việc ổn định điều kiện môi trường yêu cầu 1.2 Sự phát nóng khí cụ điện Dịng điện chạy vật dẫn làm khí cụ điện nóng lên (theo định luật JunLenxơ) Nếu nhiệt độ vượt giá trị cho phép, khí cụ điện nhanh hỏng, vật liệu cách điện nhanh bị hoá già độ bền khí giảm nhanh chóng Tùy theo chế độ làm việc mà khí cụ điện phát nóng khác Có ba chế độ làm việc: làm việc dài hạn, làm việc ngắn hạn làm việc ngắn hạn lặp lại a Chế độ ngắn hạn lặp lại: Ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại thường dùng hệ số thơng dịng điện ĐL% Theo định nghĩa: Đ L% t lv t 100 lv 100 t lv t ng T Trong đó: - tlv thời gian làm việc - tng thời gian nghỉ - T chu kỳ làm việc Độ chênh nhiệt (còn gọi độ tăng nhiệt) hiệu nhiệt độ khí cụ điện môi trường xung quanh: Trong đó: : nhiệt độ khí cụ điện; o: nhiệt độ môi trường xung quanh o o Các nước miền ôn đới quy định o = 35 C Việt Nam quy định o = 40 C Sự phát nóng tổn hao nhiệt định Đối với KCĐ chiều tổn hao đồng, KCĐ xoay chiều tổn hao đồng sắt Ngồi cịn có tổn hao phụ Nguồn phát nóng KCĐ là: dây dẫn có dịng điện chạy qua, lõi thép có từ thơng biến thiên theo thời gian Cầu chì, chống sét số KCĐ khác phát nóng hồ quang Ngồi cịn phát nóng tổn thất dịng điện xốy Bên cạnh q trình phát nóng có trình tỏa nhiệt theo ba hình thức: truyền nhiệt, xạ đối lưu Giáo trình khí cụ điện Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện b Phát nóng vật thể đồng chất chế độ làm việc dài hạn t od tođ 0 o0 t1 t t t1 Hình 0.1 Đường đặc tính phát nóng theo thời gian khí cụ điện chế độ dài hạn Chế độ làm việc dài hạn chế độ khí cụ làm việc thời gian t > t 1, t1 thời gian phát nóng khí cụ điện từ nhiệt độ mơi trường xung quanh đến nhiệt độ ổn định (hình 1-1) với phụ tải khơng đổi hay thay đổi Khi độ chênh lệch nhiệt độ đạt tới trị số định tôđ Một vật dẫn đồng chất, tiết diện đặn có nhiệt độ ban đầu nhiệt độ mơi trường xung quanh Giả thiết dịng điện có giá trị không đổi bắt đầu qua vật dẫn: Từ lúc vật dẫn tiêu tốn lượng điện để chuyển thành nhiệt làm nóng vật dẫn Lúc đầu, nhiệt tỏa mơi trường xung quanh mà chủ yếu tích lũy vật dẫn, nhiệt độ vật dẫn bắt đầu tăng dần lên sau thời gian đạt tới giá trị ổn định tôđ giữ giá trị Như nhiệt độ vật dẫn tăng nhanh theo thời gian đến lúc chậm dần đến ổn định Nhiệt lượng tiêu tốn khoảng thời gian dt theo định luật Jun-Lenxơ: Pdt I Rdt , Ws Với: P - công suất tác dụng, W I - giá trị dòng điện hiệu dụng, A R - điện trở vật dẫn, W Phương trình cân nhiệt là: Pdt CMd S dt Trong đó: CMd : phần tích lũy đốt nóng vật dẫn aS dt: phần toả môi trường xung quanh C: tỉ nhiệt vật dẫn M: khối lượng vật dẫn, kg : độ chênh nhiệt độ (0C) so với môi trường xung quanh : hệ số toả nhiệt W/m2, oC S: diện tích toả nhiệt vật dẫn, m2 1.3 Hồ quang phương pháp dập tắt hồ quang 1.3.1 Quá trình hình thành hồ quang A B I H1 A B H2 Hình 0.2: Quá trình hình thành hồ quang Giáo trình khí cụ điện d Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Hồ quang điện q trình phóng điện xảy chất khí áp suất thường áp suất thấp hai điện cực có hiệu điện khơng lớn Trên thực tế dạng plasma tạo qua trao đổi điện tích liên tục Nó thường kèm theo tỏa sáng tỏa nhiệt mạnh Trong khí cụ điện, hồ quang thường xẩy tiếp điểm cắt dòng điện Trước tiếp điểm đóng điện mạch có dịng điện, điện áp phụ tải U điện áp tiếp điểm A, B Khi cắt điện tiếp điểm A, B rời (H 2) lúc dịng điện giảm nhỏ Tồn điện áp U đặt lên cực A, B khoảng cách d tiếp điểm nhỏ nên điện trường chúng lớn Do nhiệt độ điện trường tiếp điểm lớn nên khoảng khơng khí tiếp điểm bị ion hóa mạnh nên khối khí trở thành dẫn điện (Gọi plasma) xuất phóng điện hồ quang có mật độ dòng điện lớn (104 - 105 A /cm2), nhiệt độ cao (4000 - 50000C) Điện áp cao dịng điện lớn hồ quang mãnh liệt 1.3.2 Tác hại hồ quang - Kéo dài thời gian đóng cắt: có hồ quang nên sau tiếp điểm rời dòng điện tồn Chỉ hồ quang dập tắt hẳn mạch điện cắt - Làm hỏng mặt tiếp xúc: nhiệt độ hồ quang cao nên làm cháy, làm rỗ bề mặt tiếp xúc Làm tăng điện trở tiếp xúc - Gây ngắn mạch pha: hồ quang xuất nên vùng khí tiếp điểm trở thành dẫn điện, vùng khí lan rộng làm phóng điện pha - Hồ quang gây cháy gây tai nạn khác 1.3.3 Các phương pháp dập hồ quang Yêu cầu hồ quang cần phải dập tắt khu vực hạn chế với thời gian ngắn nhất, tốc độ mở tiếp điểm phải lớn mà không làm hư hỏng phận khí cụ Đồng thời lượng hồ quang phải đạt đến giá trị bé nhất, điện trở hồ quang phải tăng nhanh việc dập tắt hồ quang không kéo theo điện áp nguy hiểm, tiếng kêu phải nhỏ ánh sáng không mạnh Để dập tắt hồ quang ta dùng biện pháp sau: - Kéo dài hồ quang - Dùng từ trường để tạo lực thổi hồ quang chuyển động nhanh - Dùng dịng khí hay dầu để thổi dập tắt hồ quang - Dùng khe hở hẹp để hồ quang cọ sát vào vách hẹp - Dùng phương pháp thổi cách sinh khí - Phân chia hồ quang nhiều đoạn ngắn nhờ vách ngăn - Dập hồ quang dầu mỏ Giáo trình khí cụ điện Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Chương I: Khí cụ điện đóng cắt Giới thiệu Rơ le trung gian (Control Relays) 2.1 Khái niệm, công dụng, ký hiệu 2.1.1 Khái niệm Rơle trung gian khí cụ điện dùng để khuếch đại gián tiếp tín hiệu tác động mạch điều khiển hay bảo vệ Trong mạch điện, rơle trung gian thường lắp hai rơle khác (vì điều nên có tên trung gian) Cuộn dây hút rơle trung gian thường cuộn dây điện áp khơng có khả điều chỉnh giá trị điện áp Do vậy, yêu cầu quan trọng rơle trung gian độ tin cậy tác động Phạm vi giá trị điện áp làm việc rơle trung gian thường Uđm +15% Nguyên lý hoạt động rơle trung gian nguyên lý điện từ Bộ tiếp xúc (hệ thống tiếp điểm) rơle trung gian thường có số luợng tương đối lớn, thường lớn nhiều so với rơle dòng điện, rơle điện áp loại rơle khác Rơle trung gian làm việc mạch điều khiển nên có tiếp điểm phụ mà khơng có tiếp điểm Cường độ dòng điện qua tiếp điểm Hình 3.14: Hình ảnh số rơ le trung gian 2.1.2 Công dụng Rơ le trung gian chế tạo có nhiều tiếp điểm, chịu dịng điện qua nhỏ, thường nhỏ 10A sử dụng mạch điều khiển làm trung gian hai rơ le khác điều khiển với công tắc tơ Rơ le trung gian đảm bảo an tồn cho thiết bị điện bị ảnh hưởng xung điện trình làm việc thiết bị Rơ le trung gian làm nhiệm vụ bắc cầu tạo nhiều tín hiệu điều khiển mạch điện 2.1.3 Ký hiệu Theo TCVN 7922 :2008 Hình 3.15a: Ký hiệu cuộn dây rơ le trung gian Hình 3.15b Ký hiệu tiếp điểm thường đóng, thường mở rơ le trung gian 2.2 Cấu tạo Rơ le trung gian có nguyên lý cấu tạo hình vẽ 3.16: Giáo trình khí cụ điện 14 Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Hình 3.16: Cấu tạo rơ le trung gian Nam châm điện Nắp Lị xo hệ thống có tiếp điểm (gồm tiếp điểm thường mở tiếp điểm thường đóng) 2.3 Nguyên lý làm việc Khi cuộn dây cấp điện áp, lực điện từ cuộn dây xuất lực thắng lực lò xo kéo nắp phía lõi thép mạch từ, nên tiếp điểm thường đóng mở cịn tiếp điểm thường mở đóng lại Các gắn tiếp điểm động làm thép lò xo đồng lị xo mục đích tiếp điểm tiếp xúc với tốt Rơle trung gian dùng để truyền tín hiệu rơle bảo vệ mạch điều khiển Do số lượng tiếp điểm rơle trung gian tương đối nhiều ví dụ rơ le trung gian sử dụng phổ biến : Hình 3.17 Sơ đồ chân hình ảnh thực tế rơ le trung gian 14 chân 2.4.Tính tốn lựa chọn rơ le trung gian Để sử dụng rơ le trung gian phải đọc thông số kỷ thuật loại rơ le trung gian Xem xét có phù hợp với mục đích sử dụng hay không - Thông số kỷ thuật cuộn dây nam châm điện Đây phận quan trọng thường xuyên dể xẩy sai sót lựa chọn Trên thị trường có nhiều loại cuộn dây nam châm điện, phù hợp cho loại điện áp khác nhau: Ví dụ: 12 VDC, 24 VDC, 220VAC, 110VAC Nếu sử dụng sai nguồn điện cấp vào cho cuộn dây nam châm điện dể dẩn đến cháy, hỏng - Thông số kỹ thuật tiếp điểm rơ le trung gian Rơ le trung gian lựa chọn tương tự công tắc tơ, rơ le trung tiếp điểm có giá trị dòng điện định mức Tùy theo yêu cầu mạch điều khiển mà ta chọn rơ le trung gian có số tiếp điểm phù hợp Ngồi cịn quan tâm tới kích thước, dạng chân rơ le, tuổi thọ… Iđm RTG Iđm mạch URTG = Umạch Ví dụ bảng thông số kỷ thuận rơ le trung gian Hình 3.18 Thơng số ký thuật rơ le trung gian Giáo trình khí cụ điện 15 Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Hình 3.19 Bảng thơng số ký thuật cuộn dây rơ le trung gian hảng Omron Hình 3.20 Bảng thơng số ký thuật tiếp điểm rơ le trung gian hảng Omron Bài tập : Giải thích bảng thơng số kỹ thuật hình 3.19, 3.20 2.5 Ứng dụng rơ le trung gian Rơ le trung gian sử dụng phổ biến mạch điều khiển đơn giản, phức tạp Hình 3.21 Hình ảnh rơ le trung gian đấu nối tủ điện Ví dụ ứng dụng rơ le trung gian mạch điều khiển Đảo chiều động sử dụng PLC-S71200 Giáo trình khí cụ điện 16 Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Giáo trình khí cụ điện Khoa Điện 17 Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Rơ le thời gian ( Timer) 3.1 Khái niệm, cơng dụng, ký hiệu Hình 3.22: Mạch đảo chiều động sử dụngPLC S7-1200 3.1.1 Khái niệm Trong mạch điện, điều khiển cần tạo độ trễ làm việc thiết bị truyền tín hiệu từ phần tử sang phần tử khác theo yêu cầu hệ thống ta dùng rơ le thời gian để tạo độ trễ Đối với rơle thời gian xoay chiều thường hợp rơle dòng điện, rơle điện áp rơle trung gian (nhiều rơle trung gian) với cấu thời gian Các cấu thời gian cấu khí, cấu khí nén, cấu lò xo kiểu đồng hồ Ngày nay, cấu thời gian Board mạch điện tử phức tạp Đối với rơle thời gian chiều, thường dùng theo nguyên lý cảm ứng điện từ để tạo cấu trì thời gian Thường cấu ống đồng để chống lại suy giảmcủa từ thông mạch từ theo định luật cảm ứng điện từ Việc điều chỉnh thời gian trì rơle thời gian thường thực cấu thời gian, mà không chỉnh định đại lượng tác động Ngày nay, rơle thời gian cấu tạo với cấu trúc điện tử phức tạp kết hợp với rơle trung gian Có hai loại ứng dụng rộng rãi thực tế: ON-DELAY OFF-DELAY Hình 3.23 Hình ảnh rơ le thời gian 3.1.2 Công dụng Rơ le thời gian sử dụng mạch điện tác động có thời gian trễ, tạo khoảng thời gian định để khí cụ, thiết bị điện làm việc ngừng làm việc theo u cầu cơng nghệ Có tác dụng trung gian tạo thời gian trễ tín hiệu điều khiển với tác động cấu chấp hành Rơ le thời gian sử dụng mạch điều khiển khởi động động cơ, mạch băng tải, đóng cắt nguồn dự phịng… 3.1.3 Ký hiệu Theo TCVN 7922 : 2008 Giáo trình khí cụ điện 18 Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện a Cuộn dây rơ le trể hút b Cuộn dây rơ le trể nhả c Cuộn dây rơ le trể hút nhả Hình 3.24 Ký hiệu cuộn dây rơ le thời gian b Đóng trể a cắt trể c Đóng cắt trể Hình 3.25 Ký hiệu tiếp điểm rơ le thời gian 3.2 Cấu tạo Lõi thép hình chữ U, bên phải quấn cuộn dây (1), bên trái ống đồng ngắn mạch Khi đưa điện áp vào đầu cuộn dây tạo nên từ thông mạch sinh lực từ nắp (3) hút chặt vào phần cảm làm hệ thống tiếp điểm(6) đống lại Khi cuộn dây điện, từ thông giảm dần Trong ống đồng xuất dịng điện cảm ứng tạo nên từ thơng chơựnglaioo giảm từ thông ban đầu Kết từ thông tổng mạch không bị triệt tiêu sau điện Do từ thông mạch cịn nên tiếp điểm trì trạng thái đóng thêm khoảng thời gian mở Vít (5) dùng điều chỉnh độ căng lị xo, đồng mỏng (7) dùng điều chỉnh khe hở nắp phần cảm Hai phận có tác dụng điều chỉnh thời gian tác động Rơle Hình 3.27 Sơ đồ chân đấu rơ le thời gian Giáo trình khí cụ điện 19 Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện 3.3 Nguyên lý làm việc Hình 3.28 Cấu tạo rơ le thời gian kiểu điện từ 1- Cuộn dây 2- Lõi thép động, lịng cuộn dây cịn có lõi thép tĩnh - 8-17 Lò xo phản kháng 4-6- 12- Trục quay 5-7-11-13-14- 15- 16- Bánh 9- Bánh bán nguyệt 10- Núm điều chỉnh 18- Chốt cân 19- Hệ thống tiếp điểm 20- Đĩa vạch chia 21- Bộ phận tinh chỉnh 22- Gối đỡ Nguyên lý làm việc: Khi cấp điện vào cuộn dây 1, dòng điện chạy cuộn dây tạo lực hút điện từ, lực hút thắng lực cản lò xo phản kháng, làm cho lõi thép động chuyển động, hút vào lõi thép tĩnh Khi lõi thép động chuyển động , làm cho hệ thống bánh chuyển động, ngàm hãm (cóc hãm) 17 thực tác động hãm nhả thực trình đếm thời gian Khi lõi thép động chuyển động tiếp xúc với lõi thép tĩnh tác động làm cho hệ thống tiếp điểm 19 thực mở đóng vào Khi cuộn dây bị điện: tác động lò xo phản kháng làm cho hệ thống bánh chuyển động ngược lại kéo lõi thép động từ từ mở Q trình hoạt động hồn toàn tương tự Tùy theo loại rơ le thời gian mà có nguyên lý làm việc khác nhau, ta xét hai loại rơ le thời gian sử dụng phổ biến on-delay off-delay - ON-DELAY: Là rơ le thời gian có tiếp điểm đóng, mở theo thời gian đặt trước tính từ bắt đầu cuộn dây cấp điện, cuộn dây điện trở trạng thái ban đầu Khi đặt vào cuộn dây Timer On-delay (Board mạch điện tử Chân 7, hình 3.28) điện áp định mức: Các tiếp điểm thường (1-3 1-4, hình 3.28) Timer thay đổi trạng thái tức thời (giống tiếp điểm rơle điện từ), 1-3 đóng lại 1-4 mở ra; Các tiếp điểm Timer (8-5 8-6, hình 3.28) sau khoảng thời gian (bằng khoảng thời gian chỉnh định chọn trước, tính từ lúc cuộn dây có điện) thay đổi trạng thái, 8-5 mở 8-6 đóng lại Khi ta ngưng cấp điện cho cuộn dây Timer Các tiếp điểm trở trạng thái ban đầu (như hình 3.28) - OFF DELAY: Là rơ le có tiếp điểm đóng, mở theo thời gian đặt trước Khi cuộn dây cấp điện tiếp điểm thay đổi trạng thái tức thì, cuộn dây điện tiếp điểm tác động có tính thời gian chuyển trạng thái ban đầu sau khoảng thời gian đặt Khi đặt vào cuộn dây Timer On-delay (Board mạch điện tử Chân 7, hình 3.28) điện áp định mức: Các tiếp điểm thường (1-3 1-4, hình 4.12) Timer thay đổi trạng thái tức thời (giống tiếp điểm rơle điện từ), 1-3 đóng lại 1-4 mở ra; Các tiếp điểm Timer (8-5 8-6, hình 3.28) thay đổi trạng thái tức thời, 8-5 mở 8-6 đóng lại Timer hoạt động bình thường Khi ta ngưng cấp điện cho cuộn dây Timer Các tiếp điểm thường (1-3 1-4) trở trạng thái ban đầu tiếp điểm Timer trạng thái làm việc khoảng thời gian thời gian chỉnh định trở trạng thái ban đầu Giáo trình khí cụ điện 20 Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện (như hình 3.28) 3.4 Tính chọn Rơ le thời gian Trước hết phải nắm bắt thông số kỹ thuật rơ le thời gian - Điện áp định mức rơ le - Thời gian trễ (Tính theo giây, phút hay giờ…) - Số lượng tiếp điểm rơ le Ví dụ cách tính chọn rơ le thời gian hảng omron Hình 3.29 rơ le thời gian Omron Hình 3.30 Bảng thơng số kỷ thuật rơ le thời gian Omron Chú ý: Để hiểu rỏ ký hiệu mổi loại rơ le thời gian, tìm kiếm Catalog loại rơ le thời gian trang web hảng sản xuất Bài Tập: Giải thích thích hình 3.29 3.5 Ứng dụng Rơ le thời gian Sử dụng rơ le thời gian mạch chạy động Hình 3.31 Mạch khởi động tuần từ động sử dụng rơ le thời gian Giáo trình khí cụ điện 21 Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Bài tập: Cho mạch điện khởi động –tam giác hình 3.32, động không đồng pha Với công suất 40 kW, Cosφ = 0.89, điện áp Uđm= 380 Bạn cho biết cần phải sử dụng thiết bị điện nào? Tính chon cho mổi loại thiết bị Hình 3.32 Mạch khởi tam giác Giáo trình khí cụ điện 22 Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Giáo trình khí cụ điện 23 Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Chương IV: Khí cụ điện đo lường Thời gian: 10 Giới thiệu: Nhằm mục đích kiểm sốn, đo đếm đại lượng điện sử dụng khí cụ điện đo lường cần thiết mạch điện.Ngày việc đo lượng đại lượng điện cần có độ xác cao Nội dung học nhằm trang bị cho học viên kiến thức cấu tạo, ngun lý hoạt động nhóm khí cụ điện đo lường thường sử dụng mạng hạ thế, trung doanh nghiệp công nghiệp, trang bị cho học viên kỷ lựa chọn khí cụ điện để sử dụng cho trường hợp cụ thể theo tiêu chuẩn Việt Nam, biết cách kiểm tra, phát sửa chữa lỗi khí cụ điện theo thông số kỹ thuật nhà chế tạo Mục tiêu: - Trình bày khái niệm, ký hiệu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động ứng dụng khí cụ điện đo lường như: Máy biến điện áp (TU) máy biến dòng điện - Nhận dạng, tính chọn thay loại khí cụ điện đo lường như: Máy biến điện áp (TU) máy biến dòng điện (TI); - Rèn luyện thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, xác học tập thực công việc; Đảm bảo an tòan cho người, thiết bị tự chịu trách nhiệm trang thiết bị phòng học Nội dung chương: 1.Máy biến điện áp (TU) 1.1 Khái niệm, công dụng, ký hiệu 1.1.1 khai niệm Máy biến điện áp có nhiệm vụ đổi điện áp từ trị số cao xuống trị số thấp để phục vụ cho việc đo lường, bảo vệ rơ le tự động hóa Điện áp phía thứ cấp máy biến điện áp khoảng 100V Bất kể điện áp phía sơ cấp Về mặt nguyên lí làm việc máy biến điện áp tương tự nguyên lí máy biến áp điện lực, khác có cơng suất nhỏ từ 5VA đến 300VA Do tổng trở mạch thứ cấp máy biến điện áp (TU) lớn nên xem máy biến điện áp thường xuyên làm việc không tải Máy biến điện áp thường chế tạo thành loại pha, ba pha hay ba pha trụ theo cấp điện áp 6, 10, 24, 36KV … Hình 4.1 Máy biến điện áp TU 1.1.2 Công dụng Máy biến điện áp có cơng dụng biến đổi điện áp cao thành điện áp thấp sử dụng cho thiết bị đo lường hệ thống bảo vệ Trong phạm vi chương trình nói máy biến điện áp (TU) sử dụng cho thiết bị đo lường 1.1.3 Ký hiệu Theo tiêu chuẩn TCVN 3199-79 Giáo trình khí cụ điện 24 Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Hình 4.2 Ký hiệu máy biến điện áp TU 1.2 Cấu tạo Máy biến áp đo lường hợp thành phận: lõi thép, dây quấn vỏ máy - Lõi thép tạo nên từ miếng thép kỹ thuật tinh sảo, có trụ (có dây quấn) gông (được tạo nên từ phần lõi thép nối với trụ) - Dây quấn thường làm từ đồng nhơm, xung quanh dây dẫn có bọc cách điện Dây quấn gồm có loại cuộn dây sơ cấp cuộn dây thứ cấp Mỗi cuộn dây đảm nhiệm chức vụ khác Cuộn sơ cấp làm nhiệm vụ nhận lượng từ nguồn điện vào cuộn thứ cấp cung cấp truyền điện đến nơi tiêu thụ Hai cuộn dây đảm nhiệm chức vụ riêng thường cách điện với - Vỏ máy biến áp làm thép chắn Tùy theo công suất điện nơi sử dụng khác mà người ta thiết kế vỏ máy khác Vỏ máy thường đảm nhiệm chức bảo vệ máy biến áp, cấu thành thùng lắp thùng Hình 4.3 Cấu tạo máy biến điện áp TU Giáo trình khí cụ điện 25 Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện 1.3 Nguyên lý làm việc Máy biến áp đo lường giống loại máy biến áp khác làm việc dựa nguyên lý cảm ứng điện từ Hai cuộn dây sơ cấp thứ cấp, cuộn dây có vịng dây khác nhau, dùng để quấn lên lõi thép Khi đặt dây sơ cấp vào hệ thống điện áp, cuộn dây sơ cấp xuất dòng điện sinh từ thông biến thiên Từ thông tiếp tục vòng qua hai cuộn dây sơ cấp thứ cấp, cảm ứng nên tạo sức điện động cảm ứng Khi cuộn dây sơ cấp cho điện áp qua làm xuất từ thông lõi sắt Từ thông tiếp tục khép qua cuộn dây thứ cấp để khiến cho dòng điện xuất Bộ chia kiểu tụ điện dùng để phân chia điện áp làm việc, ghép nối hai đầu điện áp cao điện áp trung gian Chú ý: Do dòng điện sinh cuộn thứ cấp lớn phải tránh trường hợp ngắn mạch đầu thứ cấp 2.Máy biến dịng điện (TI) 2.1 Khái niệm, cơng dụng, ký hiệu 2.1.1 Khái niệm Máy biến dòng điện (TI) hay biến dòng thiết điện dùng để biến đổi dòng điện có trị số lớn điện áp cao xuống dịng điện có trị số tiêu chuẩn 5A 1A, điện áp an toàn cung cấp cho mạch đo lường, điều khiển bảo vệ Hình 4.4 Máy biến dịng điện TI 2.1.2 Cơng dụng Máy biến dịng (TI) có nhiệm vụ biến đổi dịng điện có trị số lớn xuống trị số nhỏ, nhằm cung cấp cho dụng cụ đo lường, bảo vệ rơ le tự động hóa Thơng thường dịng điện phía thứ cấp TI 1A 5A Công suất định mức khoảng 5VA đến 120VA 2.1.3 Ký hiệu Theo TCVN 3199 -79 Hình 4.5 Ký hiệu máy biến dòng TI 2.2 Cấu tạo Giáo trình khí cụ điện 26 Trường CĐ Cơng Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Máy biến dòng điện ( TI ) có cấu tạo gồm phận cuộn dây lỏi thép - Lõi thép máy biến dịng hình xuyến: Lõi thép máy biến dịng dùng để dẫn từ thơng máy, chế tạo từ vật liệu dẫn từ tốt thép kỹ thuật điện Lõi thép chế tạo thành hình trịn nơi để đặt dây quấn thứ cấp - Dây quấn Máy biến dòng: Dây sơ cấp thường cáp hạ phù hợp với dòng điện phụ tải có số vịng W1 nhỏ nhiều lần số vịng phía thứ cấp W2 Thơng thường cuộn sơ cấp cáp hạ W1 có số vịng n = 1; n = 2; n = 3; n = Dây thứ cấp có tiết diện nhỏ nhiều so với dây sơ cấp có số vịng W2 lớn nhiều lần số vịng W1 phía sơ cấp Các cuộn có điện trở bé, trạng thái bình thường phía thứ cấp Máy biến dòng bị ngắn mạch Để đảm bảo an toàn cho người vận hành, cuộn thứ cấp máy biến dòng phải nối đất Dây dẫn quấn quanh lõi thép cách điện với lõi thép Giữa vòng dây lớp dây cách điện với Lõi thép đầu cực (-) tiếp đất Hình 4.6 Cấu tạo máy biến dịng TI 2.3 Nguyên lý làm việc Nguyên lý hoạt động máy biến dòng (TI) dựa tượng cảm ứng điện từ Khi có dịng điện chay vào dây dẩn cần đo, xung quanh dây dẩn sinh từ trường, từ trường vào lõi thép máy biến dòng sinh suất điện động cảm ứng cuộn dây sơ cấp Cuối ta đo dòng điện chạy cuộn dây sơ cấp Các thơng số kỷ thuật - Điện áp định mức: trị số điện áp dây lưới điện mà máy biến dòng làm việc Điện áp định cách điện phía sơ cấp thứ cấp máy biến dòng - Dòng điện định mức phía sơ cấp thứ cấp dịng điện làm việc dài hạn theo phát nóng, có dự trữ – Hệ số biến đổi tỷ số sơ cấp thứ cấp định mức: Kđm = I1đm/I2đm Máy biến dịng hạ chế tạo theo dịng phía sơ cấp sau: 50/5A; 75/5; 100/5; 150/5; 200/5; 250/5; 300/5; 400/5; 500/5; 600/5; 700/5; 750/5; 800/5; 850/5; 900/5; 950/5 ; 1000/5; 1500/5 Hình 4.7 Ví dụ loại máy biến dịng Tỉ số 300/5A Giáo trình khí cụ điện 27 Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng – Khí cụ điện: Kết cấu tính tốn, sử dụng sửa cữa – NXN Khoa học kỹ thuật – 2001 2.Phạm Văn Chới, Bùi Tín Hữu, Nguyễn Tiến Tơn – Khí cụ điện – NXN Khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2006 PGS.TS Đào Hoa Việt, ThS Vũ Hữu Thích, ThS Vũ Đức Thoan, KS Đỗ Duy Hợp – Giáo trình Khí cụ điện – Nhà xuất giáo dục Việt Nam – 2009 Giáo trình khí cụ điện 28 ... sinh khí - Phân chia hồ quang nhiều đoạn ngắn nhờ vách ngăn - Dập hồ quang dầu mỏ Giáo trình khí cụ điện Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện 1.4 Cơng dụng khí cụ điện Khí cụ điện thiết bị điện. .. Chương II: Khí cụ điện bảo vệ Chương III Khí cụ điện điều khiển 3.1 Cơng tắc tơ 10 Chương IV: Khí cụ điện đo lường Tổng Giáo trình khí cụ điện 10 10 45 1 Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Bài... Quá trình hình thành hồ quang A B I H1 A B H2 Hình 0.2: Q trình hình thành hồ quang Giáo trình khí cụ điện d Trường CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh Khoa Điện Hồ quang điện q trình phóng điện xảy chất khí