3. CẦU CHÌ
3.3. Kí hiệu và phân loại
3.3.1. Kí hiệu:
3.3.2. Phân loại:
Cầu chì có thể phân làm hai loại cơ bản, tùy thuộc vào nhiệm vụ:
+ Cầu chì loại g: Có khả năng ngắt mạch khi có sự cố hay quá tải hay ngắn mạch xảy ra trên phụ tải.
+ Cầu chì loại a: Có khả năng bảo vệ duy nhất trạng thái ngắn mạch trên tải. Muốn phân biệt nhiệm vụ làm việc của cầu chì, ta căn cứ vào đặc tuyến Ampe- giây ( là đường mô tả mối quan hệ giữa dòng điện qua cầu chì và thời gian ngắn mạch của cầu chì).
4. THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG ĐIỆN RÒ: 4.1 Khái niệm:
Khi thiết bị điện bị hư hỏng rò điện, chạm mát mà người sử dụng tiếp xúc vào sẽ nhận dòng điện đi qua người xuống đất ở điện áp nguồn. Trong trường hợp này, CB và cầu chì không thể tác động ngắt nguồn điện với thiết bị, gây nguy hiểm cho người sử dụng.
Nếu trong mạch điện có sử dụng thiết bị chống rò diện thì người sử dụng tránh được tai nạn do thiết bị này ngắt mạch ngay khi dòng điện rò xuất hiện.
Áptômat và cầu dao có bảo vệ so lệch sẽ cho phép ta tránh được tai nạn đó vì áptômat hay cầu dao loại này sẽ cắt ngay khi có dòng điện rò.
4.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:
Thiết bị chống dòng điện rò hoạt động dựa trên nguyên lý bảo vệ so lệch, thực hiện trên cơ sở cân bằng giữa tổng dòng điện vào và tổng dòng điện đi ra thiết bị tiêu thụ điện. Khi thiết bị tiêu thụ điện bị rò điện, một phần của dòng điện rẽ nhánh xuống đất, đó là dòng điện rò. Khi có dòng điện về theo đường dây trung tính rất
SVTH: Lý Ngọc Hà - 50 - Khí Cụ Điện
nhỏ và rơle so lệch sẽ tìm sự mất cân bằng này và điều khiển cắt mạch điện nhờ thiết bị bảo vệ so lệch.
4.2.1. Áptômat so lệch: loại DDR (Disjoncteur courant Differentiel Residuel)
Cấu tạo gồm hai phần tử chính:
- Mạch điện từ ở dạng hình xuyến mà trên đó được quấn các cuộn dây của phần công suất (dây có tiết diện lớn), chịu dòng cung cấp cho thiết bị tiêu thụ điện. - Rơle mở mạch cung cấp được điều khiển bởi cuộn dây đo lường (dây có tiết diện bé), cũng được đặt trên hình xuyến này, nó có tác động ngắt các cực.
4.2.2. Cầu dao so lệch:
Là loại cầu dao cũng chỉ có cuộn dây để phát hiện dòng so lệch mà thôi, người ta còn gọi nó là cầu dao bảo vệ so lệch hay ID. Nó chỉ có nhiệm vụ duy nhất là bảo vệ an toàn điện khi có hiện tượng rò điện hay chạm điện vỏ thiết bị. Nó sẽ tác động ở dòng điện nhỏ hơn nhiều so với áptômat so lệch (DDR).
Hình 3.8: Cấu tạo Áptômat so lệch (DDR) 1. Đo lường sự cân bằng 2. Cơ cấu nhả 3. Mạch từ hình xuyến PE T e st Test I2 I1 1 R RG 4 2 L N Isc In 3
SVTH: Lý Ngọc Hà - 51 - Khí Cụ Điện 2 3 F F 4
Hình 3.9: Nguyên tắc cấu tạo của RCCB
1
4.2.3. Thiết bị chống dòng điện rò RCCB: (Residual Current Circuit Breaker) Cấu tạo gồm có: 1. Biến dòng. 2. Cuộn tác động. 3. Cơ cấu đóng cắt. 4. Hệ thống tiếp điểm.
Thiết bị bảo vệ chống dòng điện rò có nhiều chủng loại: RCCB, DDR, ID và RCD…Có nhiều thông số khác nhau để lựa chọn. Tùy theo đặc điểm tính chất và yêu cầu của mạng điện cần bảo vệ mà lựa chọn thiết bị sao cho bảo đảm cung cấp nguồn liên tục, nếu có sự cố xảy ra thì phạm vi bị tác động mất nguồn là nhỏ nhất. Các cơ sở chọn lựa như sau:
+ Đảm bảo cắt có chọn lọc: Khi một thiết bị bảo vệ chống dòng điện rò được sử dụng ở đầu vào như một thiết bị tổng và tại các nhánh tiếp theo đó có nhiều loại thiết bị bảo vệ chống dòng điện rò với độ nhạy khác nhau. Khi đó tính đóng cắt có chọn lọc trở thành đặc tính quan trọng nhất để tránh cắt nhầm. + Chọn lọc theo dòng tác động: X X X X Công cộng Nhà máy 300mA 30mA 10mA Nhà trẻ Hình 3.10: Chọn lọc theo dòng tác động các thiết bị chống dòng rò
SVTH: Lý Ngọc Hà - 52 - Khí Cụ Điện
4.2.4. Công tắc bảo vệ FI:
Trong hệ thống điện có sử dụng dây trung tính, luôn có khả năng dòng điện chạy từ dây dẫn xuống đất và sau đó trở về nguồn. Dòng điện rò xuống đất này thường do một số loại sự cố gây ra và được gọi là dòng chạm đất. Dòng điện chạm đất rất nguy hiểm và thậm chí có thể gây chết người, tùy thuộc vào độ lớn của dòng điện và môi trường xung quanh. Hậu quả do thời gian chạm đất khá lâu trong hệ thống điện nội thất có thể gây rủi ro về hỏa hoạn và điện giật. Không có cách nào ngăn chặn sự xuất hiện dòng điện chạm đất này song có thể cách ly mạch rò ra khỏi nguồn một cách nhanh chóng bằng một thiết bị chống rò (công tắc FI, RCCB, áptômat vi sai).
Nguyên lý của công tắc FI:
Trong bộ biến đổi, dòng điện trong các dây pha và dây trung tính được so sánh với nhau như hình vẽ. Sự sai lệch giữa hai thành phần này nếu có, ví dụ lớn hơn 30mA (tùy theo điều kiện thiết bị). Vì một phần dòng điện rò chạy trên dây bảo vệ hoặc dây nối đất mà không chạy qua bộ biến đổi dòng tổng, vì vậy công tắc bảo vệ FI sẽ làm ngưng hoạt động của thiết bị. Nếu so sánh trong tất cả các phương pháp bảo vệ thì thiết bị bảo vệ FI có độ an toàn lớn nhất.
SVTH: Lý Ngọc Hà - 53 - Khí Cụ Điện
TÓM LẠI:
Việc tìm hiểu về lý thuyết cũng như thực hành tìm hiểu kết cấu, ứng dụng các hiệu ứng nhiệt của dòng điện và hiệu ứng điện từ, tính toán chọn lựa đến việc sử dụng, vận hành cho an toàn đạt được tuổi thọ đề ra của nhà thiết kế và sản xuất là rất cần thiết để không ngừng nâng cao hiệu quả kinh tế và tiết kiệm điện năng trong sử dụng.
Nội dung chương này nhằm trang bị những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của một số khí cụ điện đóng, cắt thường được sử dụng trong mạng điện hạ thế, trung thế và trong các doanh nghiệp công nghiệp, trang bị cho ta về kỹ năng lựa chọn được các khí cụ điện để sử dụng cho từng trường hợp cụ thể theo tiêu chuẩn Việt Nam, biết cách kiểm tra, phát hiện và sửa chữa lỗi các khí cụ điện đóng, cắt theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.
SVTH: Lý Ngọc Hà - 54 - Khí Cụ Điện
Chương 4: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY
1. CÔNG TẮC:
1.1. Khái niệm và công dụng:
Công tắc là khí cụ điện đóng cắt dòng điện bằng tay, dùng để ngắt dòng điện có công suất bé. Thường có hộp bảo vệ để tránh sự phóng điện khi đóng mở.
Công tắc hộp làm việc chắc chắn hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn vì thao tác ngắt nhanh và dứt khoát hơn cầu dao.
Một số kí hiệu công tắc thường gặp:
1.2. Phân loại và cấu tạo:
1.2.1. Cấu tạo:
Công tắc có: phần chính là tiếp điểm đóng mở được gắn trên đế nhựa và có lò xo để thao tác chính xác.
1.2.2. Phân loại:
Phân loại theo công dụng làm việc: - Công tắc đóng ngắt trực tiếp. - Công tắc chuyển mạch.
- Công tắc hành trình và cuối hành trình.
1.3. Các yêu cầu thử của công tắc:
Để kiểm tra chất lượng công tắc phải thử các bước sau: - Thử xuyên thủng.
- Thử cách điện. - Thử phát nóng. - Thử công suất cắt.
Tiếp điểm thường hở Tiếp điểm thường đóng Công tắc hành trình
SVTH: Lý Ngọc Hà - 55 - Khí Cụ Điện
- Thử độ bền cơ khí.
- Thử nhiệt độ đối với các chi tiết cách điện.
2. NÚT NHẤN:
2.1. Khái quát, công dụng, kí hiệu:
Nút nhấn (hay nút bấm, nút điều khiển) dùng để đóng ngắt các thiết bị điện từ khác nhau. Nút nhấn thông dụng để khởi động, đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng ngắt các cuộn dây của contactor nối cho động cơ.
Kí hiệu:
2.2. Phân loại và cấu tạo:
2.2.1. Cấu tạo:
Nút nhấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường hở - thường đóng và vỏ bảo vệ.
Hình 4.1: Hình dáng bên ngoài của nút ấn
SVTH: Lý Ngọc Hà - 56 - Khí Cụ Điện
Khi tác động vào nút nhấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái: khi không còn tác động, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.
2.2.2. Phân loại:
Nút nhấn được phân loại theo các yếu tố sau:
Theo chức năng trạng thái làm việc của nút nhấn, có các loại: Nút nhấn đơn và nút nhấn kép.
Theo hình dạng bên ngoài, có các loại: - Loại hở.
- Loại bảo vệ.
- Loại bảo vệ chống nước và chống bụi. - Loại bảo vệ khỏi nổ.
Theo yêu cầu điều khiển, có các loại: một nút, hai nút , ba nút.
Theo kết cấu bên trong, có các loại: - Nút nhấn loại có đèn báo.
- Nút nhấn loại không có đèn báo.
3. BỘ KHỐNG CHẾ.
3.1 Khái quát và công dụng.
Bộ khống chế là thiết bị chuyển đổi mạch điện bằng tay gạt hoặc vô lăng điều khiển trực tiếp hoặc gián tiếp từ xa, thực hiện chuyển đổi mạch điện phức tạp để điều khiển khởi động, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay, hãm,....các máy điện và thiết bị điện.
Bộ khống chế được chia làm bộ khống chế động lực để điều khiển trực tiếp, bộ khống chế chỉ huy để điều khiển gián tiếp.
Bộ khống chế động lực: Để điều khiển trực tiếp động cơ công suất bé và trung bình ở các chế độ làm việc khác nhau để đơn giản thao tác cho người vận hành.
Bộ khống chế chỉ huy: Được dùng để điều khiển gián tiếp các động cơ điện có công suất lớn chuyển đổi mạch điều khiển các cuộn dây hút của công tắc tơ, khởi động từ. Đôi khi nó cũng được dùng để đóng ngắt trực tiếp các động cơ điện công suất bé, nam châm điện và các thiết bị điện khác. Bộ khống chế chỉ huy có thể được truyền động bằng tay hoặc động cơ chấp hành.
SVTH: Lý Ngọc Hà - 57 - Khí Cụ Điện
Về nguyên lý, bộ khống chế chỉ huy không khác gì bộ khống chế động lực mà nó chỉ có hệ thống tiếp điểm bé, nhẹ, nhỏ hơn và sử dụng ở mạch điều khiển.
3.2. Phân loại và cấu tạo.
3.2.1 Phân loại.
Theo kết cấu có: Bộ khống chế hình trống và bộ khống chế hình cam.
Theo nguyên lý làm việc có:Bộ khống chế điện xoay chiều và bộ khống chế điện một chiều.
3.2.2 Cấu tạo.
3.2.2.1 Bộ khống chế hình trống.
Trong đó:
1. Trục quay được bọc cách điện. 2. Vành trượt bằng đồng.
3. Các tiếp xúc tĩnh.
4. Trục cố định được bọc cách điện.
Trên trục quay 1 người ta bắt chặt các đoạn vành trượt bằng đồng 2 có cung dài làm việc khác nhau. Các đoạn này được dùng làm các vành tiếp xúc động, sắp xếp ở các góc độ khác nhau. Một vài đoạn vành trượt được nối điện sẵn với nhau ở bên trong. Các tiếp xúc tĩnh 3 có lo xo đàn hồi (còn gọi là chổi tiếp xúc) kẹp chặt trên trục cố định 4, mỗi chổi tiếp xúc tương ứng với một đoạn vành trượt ở bộ phận quay. Các chổi tiếp xúc có vành cách điện với nhau và được nối trực tiếp với mạch điện bên ngoài.
Khi quay trục 1 các đoạn vành trượt 2 tiếp xúc mặt với các chổi tiếp xúc 3 và do đó thực hiện được chuyển đổi mạch cần thiết trong mạch điều khiển.
SVTH: Lý Ngọc Hà - 58 - Khí Cụ Điện 3.2.2.2 Bộ khống chế hình cam. Trong đó: 1. Trục quay. 2. Cam.
3. Trục nhỏ có vấu luôn được tỳ vào cam.
4. Tiếp điểm tĩnh. 5. Tiếp điểm động. 6. Lò xo đàn hồi.
Trên trục 1 người ta bắt chặt hình cam 2. Một trục nhỏ có vấu 3 có lò xo đàn hồi 6 luôn luôn đẩy trục vấu 3 tỳ vào cam. Các tiếp điểm động 5 bắt chặt trên giá của trục 3. Các tiếp điểm tĩnh 4 bắt trên giá cách điện của thành bộ khống chế. Khi quay tay gạt trục 1 quay làm xoay hình cam 2, do đó trục nhỏ có vấu 3 sẽ khớp vào phần lõm hoặc phần lồi của cam làm đóng hoặc mở các bộ tiếp điểm 4 và 5.
4. ĐIỆN TRỞ VÀ BIẾN TRỞ. 4.1 Khái quát và công dụng. 4.1 Khái quát và công dụng.
Điện trở và biến trở dung để hạn chế và điều chỉnh dòng điện trong mạch.
4.1.1 Điện trở.
Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động trong một mạch điện, hiệu điện thế giữa hai đầu của nó tỉ lệ với cường độ dòng điện qua nó theo định luật Ohm: U = I.R
- Cách đọc điện trở
SVTH: Lý Ngọc Hà - 59 - Khí Cụ Điện
Trong hình:
Điện trở ở vị trí bên trái có giá trị được tính như sau: R = 45 × 102 Ω = 4,5 KΩ. Bởi vì vàng tương ứng với 4, xanh lục tương ứng với 5, và đỏ tưong ứng với giá trị số mũ 2. Vòng màu cuối cho biết sai số của điện trở có thể trong phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng.
Điện trở ở vị trí giữa có giá trị được tính như sau: R = 380 × 103 Ω = 380 KΩ. Bởi vì cam tương ứng với 3, xám tương ứng với 8, đen tương ứng với 0, và cam tương ứng với giá trị số mũ 3. Vòng cuối cho biết giá trị sai số là 2% ứng với màu đỏ.
Điện trở ở vị trí bên phải có giá trị được tính như sau: R = 527 × 104 Ω = 5270 KΩ.
4.1.1.1.Phân loại theo chức năng.
Điện trở mở máy: Để hạn chế dòng điện khi mở máy, động cơ điện có công suất trung bình và lớn.
Điện trở điều chỉnh: Để điều chỉnh dòng kích thích hay dòng phần ứng để thay đổi tốc độ động cơ điện một chiều.
SVTH: Lý Ngọc Hà - 60 - Khí Cụ Điện
Điện trở phóng điện: Để giảm điện áp của cuộn dây, giảm hồ quang ở tiếp điểm, dập năng lượng từ trường dư khi ngắt mạch nam châm điện. Điện trở phóng điện được mắc song song với cuộn dây hay tiếp điểm.
Điện trở phụ tải: làm phụ tải cho máy phát, để đốt nóng các lò điện.
Điện trở nối đất: nối từ điểm trung tính máy phát hay máy biến thế với đất.
4.1.1.2.Phân loại theo nguyên liệu làm biến trở.
- Điện trở kim loại. - Điện trở nước. - Điện trở than. - Điện trở gốm…
4.1.1.3 Kí hiệu điện trở.
4.1.2.Biến trở: Là loại thiết bị điện có thể thay đổi được trị số điện trở.
4.1.2.1..Phân loại theo cách gọi.
- Biến trở máy. - Biến trở điều chỉnh. - Biến trở phụ tải. - Biến trở kích thích.
4.1.2.2.Phân loại theo cách làm nguội.
- Biến trở không khí và biến trở dầu.
4.1.2.3.Ký hiệu biến trở.
Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau:
SVTH: Lý Ngọc Hà - 61 - Khí Cụ Điện TÓM LẠI
Việc tìm hiểu về lý thuyết cũng như thực hành tìm hiểu kết cấu, tính toán chọn lựa đến việc sử dụng, vận hành cho phù hợp với chức năng của khí cụ điện để cắt điện khi cần thiết. Nội dung chương này nhằm trang bị những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của một số khí cụ điện đóng, cắt bằng tay thường sử