Đồ án Tốt Nghiệp Ngành Điện Công Nghiệp, chủ đề Khảo Sát Đặc Tính và Ứng Dụng Khí Cụ Điện Hạ Áp, sinh viên trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, khóa 2009. GVHD TS. Bùi Văn Hồng. Chƣơng I. TỔNG QUAN KHÍ CỤ ĐIỆN Chƣơng II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP Chƣơng III. ĐẶC TÍNH VÀ ỨNG DỤNG KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Điện - Điện Tử Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 03 năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: LÊ TUẤN KHANH MSSV: 09102062 LÊ NGỌC TOẢN MSSV: 09102138 Lớp: 091021B Chuyên ngành: Điện Công Nghiệp Giáo viên hƣớng dẫn: TS BÙI VĂN HỒNG Ngày giao đề tài: 20/ 03/2014 Ngày nộp đề tài: 14/ 07/2014 Tên đề tài KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH VÀ ỨNG DỤNG KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP Các số liệu, tài liệu ban đầu Tài liệu lý thuyết khí cụ điện tài liệu khác liên quan đến khí cụ điện Nội dung đồ án Mở đầu Chƣơng I TỔNG QUAN KHÍ CỤ ĐIỆN Chƣơng II CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP Chƣơng III ĐẶC TÍNH VÀ ỨNG DỤNG KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP Kết luận Trƣởng ngành Giáo viên hƣớng dẫn TS Bùi Văn Hồng I ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Giáo viên hƣớng dẫn II ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Giáo viên phản biện III ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực đề tài, với giúp đỡ nhiệt tình q thầy yếu tố định đến thành công đề tài ngày hôm Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Thầy BÙI VĂN HỒNG – giáo viên hướng dẫn đề tài nhiệt tình giúp đỡ cho chúng em lời dạy, kiến thức quý báu giúp chúng em định hướng làm tốt thực đề tài Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới tập thể quý thầy cô Khoa Điện – Điện Tử môn Điện Công Nghiệp giúp đỡ chúng em nhiều q trình thực đề tài đóng góp ý kiến giúp đề tài hồn thiện Cuối chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới nhà trường, thầy cơ, gia đình bàn bè động viên giúp đỡ chúng em suốt trình thực đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực IV ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I.TỔNG QUAN KHÍ CỤ ĐIỆN I Khái niệm khí cụ điện Phân loại khí cụ điện II Theo chức Theo dòng điện Theo nguyên lý làm việc 4 Theo điều kiện làm việc dạng bảo vệ Theo điện áp làm việc III Đặc điểm yêu cầu khí cụ điện CHƢƠNG II.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN I Ngắn mạch hạ áp Khái niệm Phân loại ngắn mạch Đặc tính dịng ngắn mạch Hậu ngắn mạch Tính tốn ngắn mạch pha 10 Lực điện động 10 II Khái niệm 10 Phƣơng pháp tính lực điện động 10 Cộng hƣởng khí 11 Ổn định lực điện động khí cụ điện 11 III Tính tốn phát nóng khí cụ điên 12 Khái niệm 12 Tính tốn phát nóng chế độ độ 13 Các chế độ làm việc khí cụ điện 17 Tính tốn phát nóng chế độ ngắn mạch 21 IV Hồ quang điện 23 Sự ion hóa phản ion chất khí 23 Khái niệm 26 Phân loại 26 V ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP V GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Biện pháp dập hồ quang điện 28 Mạch từ 29 Khái niệm 29 Mạch từ định luật mạch từ 30 Từ dẫn khe hở khơng khí 33 VI TIẾP XÚC ĐIỆN 34 Khái niệm 34 Phân loại 34 Điện trở tiếp xúc 35 Các yếu tố ảnh hƣởng đến điện trở tiếp xúc (Rtx) 38 Tiếp điểm thiết bị điện 40 Nguyên nhân hƣ hỏng tiếp xúc biện pháp khắc phục 43 CHƢƠNG III ĐẶC TÍNH VÀ ỨNG DỤNG KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP 45 I DAO CÁCH LY 45 Khái niệm 45 Cấu tạo 45 Nguyên lý làm việc 47 Phân loại 48 Thông số kỹ thuật 50 Tính tốn lựa chọn 52 Ứng dụng 53 II CẦU CHÌ 54 Định nghĩa 54 Cấu tạo 54 Nguyên lý làm việc 56 Phân loại 57 Thông số định mức 60 Đặc tính bảo vệ đặc tính làm việc 61 Tính tốn lựa chọn 68 Ứng dụng 71 III MÁY CẮT HẠ ÁP 73 Khái niệm 73 VI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Cấu tạo 75 Nguyên lý hoạt động 80 Phân loại 82 Thông số kỹ thuật 84 Đặc tính 87 Tính toán lựa chọn 96 Ứng dụng 97 IV MÁY CẮT DÒNG RÒ 98 Khái niệm 98 Cấu tạo 100 Nguyên lý hoạt động 101 Phân loại 103 Thông số kỹ thuật 106 Đặc tính kỹ thuật 106 Tính tốn lựa chọn 109 Ứng dụng 110 V CONTACTOR 112 Khái niệm 112 Cấu tạo 113 Nguyên lý hoạt động 116 Phân loại 117 Các thông số contactor 120 Đặc tính cực Contactor 126 Tính tốn lựa chọn 130 Ứng dụng 134 VI CÔNG TẮC 138 Khái niệm 138 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 140 Phân loại 141 Thông số kỹ thuật 143 Đặc tính kỹ thuật 145 Tính toán lựa chọn 147 VII ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Ứng dụng 148 VII NÚT NHẤN 150 Khái niệm 150 Cấu tạo 151 Nguyên lý hoạt động 151 Phân loại 151 Thông số kỹ thuật 154 Đặc tính 155 Tính tốn lựa chọn 156 Ứng dụng 157 VIII RƠLE NHIỆT 157 Khái niệm 157 Cấu tạo 158 Nguyên lý hoạt động 159 Phân loại 159 Thông số kỹ thuật 160 Đặc tính 160 Tính toán lựa chọn 161 Ứng dụng 162 IX RƠLE TRUNG GIAN 165 Khái niệm 165 Cấu tạo 165 Nguyên lý hoạt động 167 Phân loại 167 Thông số kỹ thuật 168 Đặc tính 171 Tính tốn lựa chọn 181 Ứng dụng 182 RƠLE THỜI GIAN 183 X Khái niệm 183 Cấu tạo 184 Nguyên lý hoạt động 185 VIII ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Phân loại 186 Thông số kỹ thuật 186 Đặc tính kỹ thuật 189 Tính tốn lựa chọn 194 Ứng dụng 194 XI RƠLE BÁN DẪN (SSR) 195 Khái niệm 195 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 196 Phân loại 196 Thông số kỹ thuật 199 Đặc tính 201 Tính tốn lựa chọn 202 Ứng dụng 203 KẾT LUẬN 204 I KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 204 II HẠN CHẾ ĐỀ TÀI 204 III ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 204 TÀI LIỆU THAM KHẢO 205 PHỤ LỤC 206 CƠNG THỨC TÍNH TỪ DẪN KHE HỞ KHƠNG KHÍ 206 TRA CỨU CẦU CHÌ HẠ ÁP 218 TRA CỨU CẦU DAO HẠ ÁP 237 MÁY CẮT CHỐNG DÒNG RÒ RCCB CỦA CHLB ĐỨC 240 MÁY CẮT CHỐNG DÒNG RÒ RCCB CỦA General Electric 242 MÁY CẮT CHỐNG DÒNG RÒ RCD CỦA ABB 244 MÁY CẮT CHỐNG DÒNG RÒ RCD HÃNG LS 247 MÁY CẮT CHỐNG DÒNG RÒ RCD CỦA Mishubishi Electric 249 TRA CỨU CONTACTOR CỦA HÃNG ABB 252 TRA CỨU CONTACTOR CỦA HÃNG LS 258 TRA CỨU CONTACTOR CỦA HÃNG Mishubishi Electric 265 TRA CỨU MCCB CỦA HÃNG LS 274 TRA CỨU MCCB CỦA HÃNG Mishubishi Electric 280 IX ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG TRA CỨU MCCB CỦA HÃNG Schneider 303 TRA CỨU MCB CỦA HÃNG ABB 310 TRA CỨU MCB CỦA HÃNG LS 318 TRA CỨU MCB CỦA HÃNG Mishubishi Electric 328 TRA CỨU MCB CỦA HÃNG Schneider 333 X ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Trang 330 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Trang bị thêm phụ kiện cho CB Tính đặc thù loại phụ kiện Trang 331 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Khả liên kết hỗn hợp nhiều phụ kiện Trang 332 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG TRA CỨU MCB CỦA HÃNG Schneider Giới thiệu dịng sản phẩm C60/C120 Thơng số MCB C60/C120 hãng Schneider Loại C60a C60N Dòng làm việc 0.5 63 Điện áp làm việc lớn (V) C60H C120N C120H 0.5 63 63 125 63 125 440 440 60/1pha 125/1pha Điện áp làm việc nhỏ (V) 12 12 Điện áp cách điện (V) 500 500 6 AC DC Điện áp chịu xung (KV) Số pha 1 1 2,3,4 2,3,4 2,3,4 2,3,4 1P+N 1P+N 3P+N Khả cắt nguôn AC EN 60898 Icn 6000 10000 10 15 (230/400V) 6000 10000 10 15 Ics 6000 7500 7.5 7.5 Trang 333 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG (230/400V) 6000 7500 Icu (130V) 20 30 20 30 (230/400V) 10 15 20 15 (230/400V) 20 30 10 30 (230/400V) 10 4.5 10 15 15 10 10 Ics 75%Icu 50%Icu 75%Icu 50%Icu Icu (60V/1P) 15 20 20 25 30 40 IEC 60947-2 Khả cắt nguôn DC IEC 60947-2 (125V/2P) (125V/3P) (250V/4P) 50 40 Đóng nhanh T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T MSU,MN,MX- T T T T OF T T T T TM T T T T T T T T Cách điện Phụ kiện Kết nối OF,SD,OF+SD Chìa vặn (mm) 6.5mm Momen kéo ≤ 25A :2 (N.m) ≤ 63A :3.5 Trang 334 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Kích thƣớc đầu HxL vào 8x6.9 6.9 ≤ 8x8 8.7 25A ≤ 63A Nhiệt độ môi trƣờng -25…+60 Giữ nhiệt -40…+70 Định lƣợng cách ly Hệ số cắt 960 Đặc tính ngắt B B C D Dòng ngắt nhiệt 0.5 300C C B C D T T D T T 0.75 B C B C D T T T T T T T T T T T T T T T 1.6 T T T T T T T T T T T 2.5 T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T 6.3 Trang 335 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG 10 T T T T T T T T T 12.5 13 T T 15 T T 16 T T T 20 T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T 63 T T T 50 T T T 40 T T T 32 T T T 25 T T T T T 80 T T T T T T T T T T T T T 125 T T T 100 T T T T T T T T Loại MCBs C60N Bảo vệ tải, bảo vệ ngắn mạch, điều khiển, lập có cố Sử dụng hệ thống điện TN IT, sử dụng phần lớn khu cơng nghiệp Đặc tính ngắt B, C, D sử dụng dòng từ 0.5 63, .63 Chu kỳ đóng cắt 20000 Trang 336 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Kết nối: 16mm2 25mm2 với dòng làm việc 25A 25mm2 35mm2 với dòng làm việc 63A Khối lƣợng (g) Dòng cắt theo tiêu chuẩn IEC 60898 Dòng cắt theo tiêu chuẩn IEC 60947-2 Loai MCBs C60H Bảo vệ tải, bảo vệ ngắn mạch, điều khiển, lập có cố Sử dụng hệ thống điện TN IT, sử dụng phần lớn khu công nghiệp, máy phát Đặc tính ngắt: B, C, D sử dụng dịng từ 0.5 63, .63 Chu kỳ đóng cắt 20000 Kết nối 16mm2 25mm2 với dòng làm việc 25A 25mm2 35mm2 với dòng làm việc 63A Khối lƣợng (g) Dòng cắt theo tiêu chuẩn IEC 60898 Dòng cắt theo tiêu chuẩn IEC 60947-2 Trang 337 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Loai MCBs C120N Bảo vệ tải, bảo vệ ngắn mạch, điều khiển, cô lập có cố Bảo vệ dịng rị có kết hợp Vigi C120 theo tiêu chuẩn EN 61009 Dòng làm việc Điện áp cực đại Ue In max 63 125A 440VAC Điện áp cách điện Ui Điện áp cách điện Uimp 500V 6KA Dòng cắt theo tiêu chuẩn IEC 60898 Cắt nhanh đồng thời tất pha Isc=75%Icu Độ bền điện: chu kỳ đóng cắt 63A : 10000 lần 80 125A : 5000 lần Độ bền cơ: chu kỳ đóng cắt: 20000 lần Khối lƣợng (g) Kết nối: dây dẫn mềm: Dây dẫn cứng: 1.5 .35mm2 .50mm2 Mức độ bảo vệ IP2, chịu đƣợc sức kéo dây dẫn, kết nối với trƣợt Đặc tính ngắt B, C, D bảo vệ dây dẫn dài, máy phát, mạng truyền thông, máy biến áp, động Loai MCBs C120H Bảo vệ tải, bảo vệ ngắn mạch, điều khiển, lập có cố Bảo vệ dịng rị có kết hợp Vigi C120 theo tiêu chuẩn EN 61009 Dòng làm việc Điện áp cực đại Ue Điện áp cách điện Ui Điện áp cách điện Trang 338 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP In max 10 120A 440VAC GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Uimp 500V 6KA Dòng cắt theo tiêu chuẩn IEC 60898 Cắt nhanh đồng thời tất pha Isc=75%Icu Độ bền điện: chu kỳ đóng cắt ≤63A 80 125A : 10000 lần : 5000 lần Độ bền cơ: chu kỳ đóng cắt: 20000 lần Khối lƣợng (g) Kết nối: dây dẫn mềm: 1.5 .35mm2 Dây dẫn cứng: .50mm2 Mức đô bảo vệ IP2, chịu đƣợc sức kéo dây dẫn, kết nối với trƣợt.Đặc tính ngắt B, C, D bảo vệ dây dẫn dài, máy phát, mạng truyền thông, máy biến áp, động Giới thiệu dòng sản phẩm NG 125 Thông số MCB NG125 hãng Schneider Trang 339 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Trang 340 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Loại MCBs NG125N Máy cắt đƣợc thiết kế đặc biệt với dòng cắt lên tới 25kA, phận vỏ bọc đầu vào, tải đƣợc bảo vệ trực tiếp phận dao đóng cắt Dịng làm Điện áp cực đại Điện áp cách Điện áp cách điện việc In Ue max điện Ui Uimp 10 120A 500 VAC 690 V 8KA Nhiệt độ 400C Khả cắt theo IEC 60947.2 Cô lập khu vực xảy cố Công tắc có chế độ: open-tripped-closed Biết đƣợc cố bảng thỉ công tắc gạt Khả đóng cắt nhanh Đơ bền điện với chu kỳ 10000 lần với dịng làm việc định mức Nhiệt đới hóa theo IEC 68.1(95 % at 55 °C) Tiêu chuẩn bảo vệ IP20B Trang 341 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Khối lƣợng (g) : cáp đồng 1.5 50mm2 Kết nối: ≤ 63A 80 125A : cáp đồng 16 .70mm2 Đặc tính ngắt B C D Icu = 4In ± 20% Icu = 8In ± 20% Icu = 12In ± 20% Loại MCBs NG125H ( Catalogue NG125H ) Máy cắt đƣợc thiết kế đặc biệt với dòng cắt lên tới 36kA, phận vỏ bọc đầu vào tới dao cắt, tải đƣợc bảo vệ trực tiếp phận dao đóng cắt Dịng làm Điện áp cực đại Điện áp cách Điện áp cách điện việc In Ue max điện Ui Uimp 10 80A 500 VAC 690 V 8KA Nhiệt độ 400C Khả cắt theo IEC 60947-2 Cô lập khu vực xảy cố Công tắc có chế độ: open-tripped-closed Biết đƣợc cố bảng thỉ công tắc gạt Khả đóng cắt nhanh Đơ bền điện với chu kỳ 10000 lần với dịng làm việc định mức Nhiệt đới hóa theo IEC 68.1(95 % at 55 °C) Tiêu chuẩn bảo vệ IP20B Khối lƣợng (g) Kết nối: ≤ 63A 80 125A : cáp đồng 1.5 50mm2 : cáp đồng 16 .70mm2 Đặc tính ngắt: D với Icu = 12In ± 20% Trang 342 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG Loại MCBs NG125L ( Catalogue NG125L ) Máy cắt đƣợc thiết kế đặc biệt với dòng cắt lên tới 50kA, tải đƣợc bảo vệ trực tiếp phận dao đóng cắt Dịng làm Điện áp cực đại Điện áp cách Điện áp cách điện việc In Ue max điện Ui Uimp 10 120A 500 VAC 690 V 8kA Nhiệt độ 400C Khả cắt theo IEC 60947.2 Cô lập khu vực xảy cố Công tắc có chế độ: open-tripped-closed Biết đƣợc cố bảng thỉ công tắc gạt Khả đóng cắt nhanh Đơ bền điện với chu kỳ 10000 lần với dịng làm việc định mức Nhiệt đới hóa theo IEC 68.1(95 % at 55 °C) Tiêu chuẩn bảo vệ IP20B Khối lƣợng (g) : cáp đồng 1.5 50mm2 Kết nối: ≤ 63A 80 125A : cáp đồng 16 .70mm2 Đặc tính ngắt B C D Icu = 4In ± 20% Icu = 8In ± 20% Icu = 12In ± 20% Loại MCBs NG125LMA ( Catalogue NG125LMA) Máy cắt đƣợc thiết kế đặc biệt với dòng cắt lên tới 50kA, máy cắt đƣợc dùng để bảo vệ động khỏi cố ngắn mạch tải, đƣợc tích hợp relay nhiệt Dòng làm Điện áp cực đại Điện áp cách Điện áp cách điện việc In Ue max điện Ui Uimp Nhiệt độ Trang 343 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10 120A GVHD: TS BÙI VĂN HỒNG 500 VAC 690 V 8kA 400C Khả cắt theo IEC 60947.2 Cơ lập khu vực xảy cố.Cơng tắc có chế độ: open-tripped-closed Biết đƣợc cố bảng thỉ cơng tắc gạt Khả đóng cắt nhanh Đô bền điện với chu kỳ 10000 lần với dịng làm việc định mức Nhiệt đới hóa theo IEC 68.1(95 % at 55 °C) Tiêu chuẩn bảo vệ IP20B Khối lƣợng (g) Kết nối: ≤ 63A : cáp đồng 1.5 50mm2 80… 125A : cáp đồng 16 .70mm2 Đặc tính ngắt: MA với Icu = 12In ± 20% Trang 344 ... Nhóm khí cụ điện hạn chế dịng điện, điện áp Dùng để hạn chế dòng điện, điện áp mạch không tăng cao bị cố Gồm kháng điện, van chống sét… Nhóm khí cụ điện mở máy, điều khiển Gồm loại khí cụ điện. .. tính ứng dụng khí cụ điện hạ áp? ?? làm đồ án tốt nghiệp MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Biết đƣợc đặc tính khí cụ điện hạ áp Ứng dụng khí cụ điện hạ áp vào công nghiệp nhƣ dân dụng PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU... TỔNG QUAN KHÍ CỤ ĐIỆN I Khái niệm khí cụ điện Khí cụ điện thiết bị điện dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh bảo vệ lƣới điện, mạch điện, máy điện máy móc sản xuất Ngồi khí cụ điện cịn đƣợc