Thiết kế chế tạo bộ thí nghiệm kiểm tra dòng rò và dòng quá tải của các thiết bị khí cụ điện 2018

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM KIỂM TRA DỊNG RỊ VÀ DỊNG Q TẢI CỦA CÁC THIẾT BỊ KHÍ CỤ ĐIỆN TP HCM, NĂM 2018 i Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viện/ nhóm sinh viên giao đề tài Lê Thanh Tùng Mssv: 14104881 Thái Hoàng Phong Mssv: 14077031 Nguyễn Hoàng Hà Mssv: 14035361 Huỳnh Anh Đức Mssv: 14032321 Tên đề tài THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ KHÍ CỤ ĐIỆN Nội dung Tìm hiểu nội dung đề tài Tính toán lựa chọn thiết bị Thiết kế, lựa chọn phương án Kiểm tra, vận hành thí nghiệm Kết Hiểu nguyên lí hoạt động, làm việc MCB RCD Thiết kế thí nghiệm khí cụ điện với chi phí thấp, nhỏ gọn tích hợp vali di chuyển Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 2018 TS.BẠCH THANH QUÝ Sinh viên LÊ THANH TÙNG THÁI HOÀNG PHONG NGUYỄN HOÀNG HÀ HUỲNH ANH ĐỨC i Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN iii Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hồng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hồng Phong-Huỳnh Anh Đức LỜI NĨI ĐẦU Năng lượng điện quan trọng sản xuất công nghiệp dân dụng Tuy nhiên, q trình sử dụng khơng thể tránh khỏi rủi ro, cố xảy dòng, ngắn mạch, điện giật Để đảm bảo vấn đề an tồn tính mạng cho người, bảo vệ thiết bị điện tránh tổn thất kinh tế xảy khí cụ điện ngày địi hỏi cao tính xác đổi công nghệ Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật loại khí cụ điện đại sản xuất đảm bảo khả tự động hóa cao, CB (Circuit Breaker có nhiệm vụ bảo vệ tải ngắn mạch) RCD (Residual Curent Device có nhiệm vụ bảo vệ chống dịng rị) khơng nằm ngồi mục đích Chính nghiên cứu, thí nghiệm CB RCD đặc biệt quan trọng nhằm tránh khỏi cố đáng tiếc xảy Được giúp đỡ hướng dẫn thầy cô môn Thiết bị điện khoa Điện Đặc biệt hướng dẫn giúp đỡ đóng góp tận tình thầy Bạch Thanh Quý, trình làm báo cáo tốt nghiệp, nhóm em hồn thành báo cáo với đề tài Nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho người sử dụng nhiều thiết bị điện bảo vệ mạng điện dân dụng đời Theo lĩnh vực sử dụng, khí cụ điện chia thành nhóm khác nhau, nhóm có nhiều chủng loại khác Tiêu biểu thông dụng MCB (Miniature Circuit Breaker) MCCB (Molded Case Circuit Breaker), RCD (Residual Current device), cầu chì Cấu trúc đồ án bao gồm chương: Chương 1: Khái quát chung thiết bị đóng cắt Chương 2: Các khí cụ điện tồn Chương 3: Thiết kế thí nghiệm Chương 4: Hướng dẫn sử dụng iv Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hồng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hồng Phong-Huỳnh Anh Đức v Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU iv MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU viii CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT 1.1 CB ( Circuir Breaker) 1.1.1 Khái niệm yêu cầu 1.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 1.1.3 Các thông số ghi CB 1.2 MCB / MCCB 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Nguyên lý CB 1.3 RCD (Residual Curent Device) 10 1.3.1 Khái niệm yêu cầu 10 1.3.2 Cấu tạo 11 1.3.3 Nguyên lý hoạt động 13 1.3.4 Phân loại RCD theo cực hệ thống điện 14 CHƯƠNG 2: CÁC BÀI THÍ NGHIỆM KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ NHỮNG TỒN TẠI 17 2.1 Thí nghiệm Contactor CB 17 2.1.1 Thực Nghiệm 19 2.2 Thí nghiệm relay nhiệt – cầu chì 21 2.2.1 Mục Tiêu 21 vi Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức 2.2.2 Công dụng 22 2.2.3 Nguyên lý hoạt động 23 2.2.4 Phân loại rờ le nhiệt 23 2.2.5 Chọn lựa rơ-le nhiệt 23 2.3 Cầu chì 24 2.3.1 Công dụng 24 2.4 Thí nghiệm RCD 29 2.4.1 Mục Tiêu 29 2.4.2 Tóm lược lý thuyết 29 2.4.3 Các Chủng Loại RCD 30 2.4.4 Thực Nghiệm 32 2.5 Các tồn 34 CHƯƠNG 3: Thiết kế thí nghiệm 35 3.1 Yêu cầu thiết kế 35 3.2 Sơ đồ thiết kế 36 3.3 Danh mục thiết bị 38 3.4 Hình ảnh thực tế thiết bị lắp đặt mơ hình 39 3.5 Bản thiết kế Auto cad 42 CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 LỜI CÁM ƠN 49 vii Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hồng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hồng Phong-Huỳnh Anh Đức DANH MỤC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU Hinh 1.1 Nguyên lý CB dòng cực đại Hình 1.2 Nguyên lý CB điện áp thấp Hình 1.3 MCB pha Hình 1.4 MCB ba pha Hình 1.5 ACB (Air Circuit Breaker): Máy cắt khơng khí Hình 1.6 VCB (Vacuum Circuit Breakers): máy cắt chân khơng Hình 1.7 Cấu tạo RCD 11 Hình 1.8 Hệ thống điện pha 12 Hình 1.9 Nguyên lý hoạt động RCD 13 Hình 1.10 Minh họa sơ đồ RCD 15 Hình 2.1 Đặc tuyến A-s CB 18 Hình 2.2 Một số hình ảnh CB hãng Merlin Gerin 18 Hình 2.3 Sơ đồ thí nghiệm MCB 19 Hình 2.4 Thí nghiệm đo điện áp hút nhả contactor 20 Hình 2.5 Thí nghiệm khả cắt contactor 21 Hình 2.6 Đây dạng rờ le nhiệt hãng Merlin Gerin 22 Hình 2.7 Mơ tả đặc tính A - s rờ le nhiệt 24 Hình 2.8 Quá trinh thực đóng cắt cầu chì 25 Hình 2.9 Dạng cầu chì ống, vỏ hộp (Cầu chì SIEMENS) 27 viii Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hồng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hồng Phong-Huỳnh Anh Đức Hình 2.10 Đặc tính A – s 28 Hình 2.11 Sơ đồ thí nghiệm 28 Hình 2.12 Ảnh minh hoạ sau cho thấy công dụng RCD 29 Hình 2.13 Giới thiệu RCD pha pha 30 Hình 2.14 Các thơng số RCD 31 Hình 2.15 Thí nghiệm RCD 32 Hình 2.16 Các mạng điện dùng thí nghiệm 33 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý thiết kế thí nghiệm 35 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm dịng rị 36 Hình 3.3 Sơ đồ ngun lí thí nghiệm q tải 37 Hình 3.4 CB nguồn 39 Hình 3.5 Cầu ống 39 Hình 3.6 Đèn báo pha 39 Hình 3.7 Đồng hồ đo dòng MA12 40 Hình 3.8 Relay bảo vệ q dịng 900 ELR 40 Hình 3.9 CBCT dùng cho RELAY 900 ELR 41 Hình 3.10 Biến dịng 41 Hình 3.11 Timer đếm thời gian hanyoung LT1-F 42 Hình 3.12 Bản vẽ tổng thể thiết kế thí nghiệm 43 Hình 3.13 Bản vẽ mặt cắt Mika 43 Hình 4.1 Thí nghiệm 44 Hình 4.2 Thí nghiệm 46 ix Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hồng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức 3.2 Sơ đồ thiết kế (1) Thí nghiệm dịng rị Hình 3.2 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm dịng rị 36 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức (2) Thí nghiệm thời gian cắt q tải Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lí thí nghiệm tải 37 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hồng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức 3.3 Danh mục thiết bị Stt Đơn vị Tên Số lượng Dây cáp điện PVC 95 mm2 Mét 2 Cosse 95 - Φ12 Cái Bộ Bulong + Tán + Long đền thau 12x100mm Ốc dù inox 4x10mm Con 10 Ốc dù inox 5x15mm Con 10 Đèn báo Φ22 Cái Đèn báo Φ16 Cái Đèn báo Φ10 Cái Biến trở + nút xoay Cái 10 Thanh nhôm Φ10 đặc Mét 0.75 11 CB pha Cái 12 Tay vặn Variac Cái 13 Dây nguồn Cái 14 Co nhiệt + ống gen Bộ 15 Jack cắm âm Cái 16 Selec CBCT 35-1 Cái 17 Cắt khắc Mika 5ly trắng Bộ 18 Relay bảo vệ Selec 900ELR Cái 19 Ampere Selec MA 12 Cái 20 Biến dịng 400/5A Cái 21 Cầu chì ống 10x38 15A Cái 22 Biến trở 22k Cái 23 Biến trở 4k7 Cái 24 Ốc 5x25mm Con 10 25 Ốc 4ly 15mm Cái 10 26 Button + Domino 10P Bộ 38 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức 3.4 Hình ảnh thực tế thiết bị lắp đặt mơ hình Hình 3.4 CB nguồn Điện áp cấp 220V AC/ 50 Hz Hình 3.5 Cầu ống 39 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức Hình 3.6 Đèn báo pha Điện áp cấp: 220V AC / 50Hz Đo dòng điện pha Kích thước: 96 x 96 mm Hiển thị số, LED đoạn Sai số 0.5% giá trị thực Tỉ số CT đến 4000/5 Hình 3.7 Đồng hồ đo dịng MA12 Nguồn cấp 220V AC Màn hình hiển thị LCD, số hiển thị Giải đo lường 4mA-30A, 45-65 Hz Sử dụng cho mạng điện pha dây Thời gian tác động trễ: 0- 0.99 giây Hình 3.8 Relay bảo vệ q dịng 900 ELR Có đường kính: 30 mm Hệ số CT: 1200:1 40 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức Hình 3.9 CBCT dùng cho RELAY 900 ELR Dịng điện định mức 400/5 A Kích thước 40x10 mm Điện áp định mức 600 A Hình 3.10 Biến dịng Nguồn cấp 24-240 V, có pin tuổi thọ năm Kích thước 24 x 48 (mm) Sai số: ± 0.01% Hiển thị LED đoạn, số hiển thị 41 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hồng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hồng Phong-Huỳnh Anh Đức Hình 3.11 Timer đếm thời gian hanyoung LT1-F 3.5 Bản thiết kế Auto cad 42 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hồng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hồng Phong-Huỳnh Anh Đức Hình 3.12 Bản vẽ tổng thể thiết kế thí nghiệm Hình 3.13 Bản vẽ mặt cắt Mika 43 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hồng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức CHƯƠNG HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG Thí nghiệm1 dịng rị (Residual Current Test) H ình 4.1 Thí nghiệm B ộ thí nghiệ m cung cấp thang đo 30mA 100A: + Với thang đo 30mA sử dụng để thử nghiệm thiết bị có giá trị dịng rị khoảng 10mA đến 35mA + Với thang đo 100mA sử dụng để thử nghiệm thiết bị có giá trị dịng rị nằm khoảng 35mA đến 105mA Trình tự thí nghiệm 44 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức B1: Lắp đặt thiết bị cần thử nghiệm vào vị trí Kết nối sơ đồ hình vẽ: (Các bạn cần kết nối dây dẫn hình) B2: Cắm dây nguồn cấp điện 220V AC cho thí nghiệm B3: Bật CB nguồn B4: Bật cơng tắc lựa chọn chức lên vị trí “Residual Current Test” Đèn báo phía sáng Đồng hồ Miliampe hiển thị mA B5: Bật RCBO hay RCCB cần thí nghiệm lên Lúc đèn Load Phase sáng Đồng hồ Miliampe hiển thị 9mA, giá trị kết nối vỏ thiết bị đến tạo dòng rò B6: Điều chỉnh núm xoay “Adjustment Residual Current” tăng lên từ từ lúc giá trị dòng rò tăng lên (giá trị hiển thị đồng hồ Miliampe meter) dòng rò đạt đến giá trị bảo vệ thiết bị thiết bị tác động cắt điện tải Sau hoàn tất thí nghiệm điều chỉnh núm xoay Adjustment Residual Curent gạt công tắc chọn chức vị trí để dừng thí nghiệm Đối với thử nghiệm với thiết bị có dịng tị định mức lớn 30mA đến 100mA bạn kết nối vỏ tải pha đến đầu thang đo 100mA làm tương tự theo thứ tự thang đo 30mA 45 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hồng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hồng Phong-Huỳnh Anh Đức Thí nghiệm2 Thời gian cắt dịng q tải (Over Load Current) Hình 4.2 Thí nghiệm Thiết lập dịng điện thí nghiệm B1: Cắm dây nguồn cấp điện 220V AC cho thí nghiệm B2: Bật CB nguồn B3: Bật công tắc lựa chọn chức xuống vị trí “Overload Test” Đèn báo phía sáng Đồng hồ Load Current hiển thị 0.0 A B4: Bật RCBO hay thiết bị cần thí nghiệm tải lên B5: Điều chỉnh núm xoay “ Adjustment Load Current” tăng lên đến đồng hồ Ampe hiển thị lớn gần với giá trị cần thiết để thử nghiệm dừng lại B6: Tắt CB nguồn bật cơng tắc Timer lên vị trí Start 46 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức Tiến hành thí nghiệm Bật CB nguồn lại Lúc Timer bắt đầu đếm Sau thời gian CB thử nghiệm tác động chức bảo vệ Khi CB thử nghiệm cắt thời gian Timer dừng lại Đây thời gian tác động CB ứng với dòng điện thiết lập Sau ghi lại thời gian ta xoay núm vặn “Adjustment Load current” vị trí nhỏ chuyển cơng tắc Timer vị trí Stop nhấn Reset trả giá trị Timer để chuẩn bị cho lần thí nghiệm Để thực thử nghiệm CB với giá trị dòng điện khác ta làm tương tự bước nêu Sau thí nghiệm xong ta tắt hết cơng tắc, CB nguồn Timer Để tắt Timer ta nhấn giữ phím Off nhấn giữ phím màu vàng cam mặt Timer 7s 47 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bạch Thanh Quý,Văn Thị Kiều Nhi ,Ninh Văn Tiến Giáo trình lý thuyết khí cụ điện Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM [2] Nguyễn Xuân Phú, Tơ Đằng Khí cụ điện, NXB KHKT, 2001 [3] Trần Văn Thịnh, Hà Xuân Hòa, Nguyễn Vũ Thanh Tự động hóa điều khiển thiết bị điện ,NXB GD [4] PGS.TS ĐÀO HOA VIỆT, ThS VŨ HỮU THÍCH,ThS VŨ ĐỨC THOAN,KS-ĐỖ DUY HỢP, Giáo trình Khí Cụ Điện NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM 48 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hoàng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức LỜI CÁM ƠN Sau hoàn thành đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em rút nhiều kinh nghiệm bổ ích cho cơng việc sau này: Tiếp xúc nhiều tìm hiểu sâu hơn, chi tiết khí cụ điện hạ áp Nắm nội dung, quy trình để thiết kế, lựa chọn để tạo mơ hình hồn thiện Biết cách triển khai cơng việc, làm việc nhóm đạt suất cao Biết hạn chế, thiếu sót thân, bổ sung thêm kiến thức để hoàn thiện thân, có thêm kiến thức mẻ từ bên ngồi Tìm hiểu sâu chức năng, nguyên lý làm việc, ứng dụng vai trò MCB RCD dân dụng công nghiệp Để đồ án hồn thành, nhóm em nhận hỗ trợ, giúp đỡ thầy cô môn Thiết bị điện tạo điều kiện trình học tập nghiên cứu đồ án giảng dạy năm vừa qua Đặc biệt nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy Bạch Thanh Quý quan tâm hướng dẫn tận tình để nhóm em hồn thành đồ án Với điều kiện thời gian hạn chế kiến thức thực tế cịn nên đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót Nhóm em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để nhóm em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức thân, phục vụ tốt cho việc học tập 49 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Hồng Hà-Lê Thanh Tùng Thái Hoàng Phong-Huỳnh Anh Đức 50 ... Tên đề tài THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ KHÍ CỤ ĐIỆN Nội dung Tìm hiểu nội dung đề tài Tính tốn lựa chọn thiết bị Thiết kế, lựa chọn phương án Kiểm tra, vận hành thí nghiệm Kết Hiểu nguyên... 1.8 Hệ thống điện pha Chú thích: + I1: dịng điện vào thiết bị tiêu thụ điện + I2: dòng điện từ thiết bị tiêu thụ điện + Isc: dòng điện cố + In: dòng điện qua thể người + 1: thiết bị đo lường cân... Thiết kế thí nghiệm 3.1 Yêu cầu thiết kế  Bộ thí nghiệm tạo dịng điện 0-400 A để dùng cho thí nghiệm cần dòng điện lớn như: MCB, MCCB, Relay nhiệt, cầu chì…  Bộ thí nghiệm phải tạo dịng rị 0-100mA,