Khi làm việc, cỏch điện bị cỏc tỏc động sau:
- Tỏc động của điện trường do điện ỏp gõy lờn, đú là điện ỏp định mức của lưới điện, quỏ điện ỏp do thao tỏc và quỏ điện ỏp cú nguồn gốc khớ quyển. Quỏ điện ỏp do thao tỏc thường xảy ra khi: một pha chạm đất; cắt tải cú điện ỏp lớn (như cắt mỏy biến ỏp cụng suất lớn khụng tải); cắt dũng điện một chiều của cỏc thiết bị chỉnh lưu cụng suất lớn; cắt tải điện dung hoặc đường dõy dài khụng tảị
24 - Tỏc động nhiệt do sự thay đổi nhiệt độ của mụi trường và nhiệt độ do tổn hao cụng suất trong TBĐ gõy lờn. Với chất cỏch điện rắn nhiệt độ tăng sẽ làm giảm tuổi thọ của cỏch điện và cú thể gõy rạn nứt, hỏng húc cục bộ thiết bị. Với chất cỏch điện lỏng và khớ, khi nhiệt độ thay đổi trong một phạm vi nhất định làm nước bị bốc hơi nờn độ bền điện lại tăng.
- Tỏc động cơ học lờn cỏch điện do phương phỏp cố định cỏch điện, mối liờn kết cơ học của cỏch điện với cỏc phần tử khỏc, lực điện động khi ngắn mạch tỏc động lờn cỏch điện… Dưới tỏc dụng của lực cơ học sẽ gõy ra ứng suất cơ học trong cấu trỳc vật liệu cỏch điện làm thay đổi hằng số điện mụi và độ dẫn điện của chất điện mụị Nếu dạng ứng suất thớch hợp cú thể làm tăng độ bền điện. Ngược lại cú thể gõy yếu, phỏ hỏng cỏch điện.
- Tỏc động của mụi trường: độ ẩm, bụi, bẩn, tỏc nhõn hoỏ học, ỏp suất khớ quyển… Cỏc nhõn tố này chủ yếu tỏc động lờn bề mặt của cỏch điện và thường làm giảm độ bền điện bề mặt. Tuy nhiờn, đụi khi lại làm tăng độ bền điện vỡ nú làm tẩy rửa cỏc bụi bẩn, muối khoỏng bỏm trờn bề mặt.
Vớ dụ
Cho mạch từ như hỡnh 1.3 cú số vũng dõy w = 1000 vũng mang dũng điện
I = 2A, đường kớnh trung bỡnh mạch từ dtb= 5cm. Mạch từ cú độ từ thẩm àFe= 1000à0 và tiết diện SFe = 50mm2. Xỏc định từ thụng trong mạch từ ở hỡnh 1.3a và hỡnh 1.3b khi khe hở = 1mm.
Giải:
- Mạch từ hỡnh 1.3a khụng cú khe hở khụng khớ nờn theo định luật toàn dũng điện ta cú: Ịw = H.ltb Với ltb = dtbvà = B.SFe= àFe.H.SFe Nờn = àFe.Ịw.SFe/(dtb) = 1000.4.10-7.2.1000.50.10-6/(.5.10-2) = 8.10-4(Wb) - Mạch từ hỡnh 1.3b cú khe hở khụng khớ nờn ta cú: Ịw = H.ltb + H.
Vỡ khe hở rất nhở nờn cú thể coi B = B hay =
Do đú: Ịw = .tb 0 Fe. Fe FeS l S Nờn: = 0 / . . tbFe Fe l S w I = 1,1.10-4 (Wb)
25
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 1 Cõu hỏi
Cõu 1: Quỏ trỡnh hỡnh thành lực hỳt điện từ trong nam chõm điện. Lực điện từ phụ thuộc vào những yếu tố nàỏ Giải thớch cỏc phương phỏp chống rung trong nam chõm điện xoay chiềủ
Cõu 2: Nhiệt độ cú ảnh hưởng như thế nào đến tuổi thọ của thiết bị điện? Cỏc loại tổn hao sinh ra nhiệt trong thiết bị điện?
Cõu 3: Cỏc yếu tổ ảnh hưởng đến điện trở tiếp xỳc? Cỏc loại vật liệu thường dựng làm tiếp điểm hiện naỷ
Cõu 4: Nguyờn nhõn sinh ra hồ quang điện trong thiết bị điện? Cỏc biện phỏp thụng dụng để dập tắt hồ quang?
Cõu 5: Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến cỏch điện của thiết bị điện?
Bài tập
Bài 1: Cho mạch từ 1 chiềunhư hỡnh 1.1 cú cỏc thụng số như sau: tiết diện cực từ S = ab = 1215(mm2), chiều dài trung bỡnh mạch từ ltb = 10cm, cuộn dõy cú số vũng dõy w = 1000 vũng, dũng điện I = 0,5A, khe hở khụng khớ làm việc = 1mm.
ạ Tớnh từ dẫn tại khe hở khụng khớ làm việc khi bỏ qua từ thụng tản.
b. Tớnh từ thụng trong mạch từ. Biết mạch từ được ghộp từ cỏc lỏ thộp kỹ thuật điện và cú đường cong từ húa như hỡnh 1.2làm việc tại vựngkhụng bóo hũa,.
c. Tớnh lực hỳt điện từ tỏc dụng lờn nắp và độ cứng lớn nhất của lũ xo để nắp bị hỳt về lừị
Hướng dẫn:
ạ Dựng cụng thứctớnh từ dẫn tại khe hở khụng khớ.
b. Coi đoạn từ điểm gốc đến điểm bào hũa của thộp KTĐ (H = 500At.m, B = 1,5T) là thẳng để tỡm quan hệ B – H.
c. Tớnh lực điện từ theo cụng thức Macxoen chỳ ý mạch từ cú 2 khe hở khụng khớ làm việc và độ dón của lũ xo chớnh bằng .
Bài 2: Cho mạch từ như hỡnh vẽ gồm ba cuộn dõy: Cuộn 1 cú W1 = 2000vũng, I1 = 0,5A,
cuộn 2 cú W2 = 400vũng; cuộn 3 cú W3 =
1000vũng, I3 =0,9Ạ Biết tiết diện S = 10cm2, chiều
dài lừi thộp l = 50cm, từ thụng = 1,5.10-3Wb.
Quan hệ B(H) của thộp cho trong bảng dưới đõỵ Tớnh dũng điện I2. i2 i1 i3 W1 W2 W3
26
B(T) 1,3 1,35 1,4 1,5
H(At/m) 600 900 1200 3000
Hướng dẫn:
Áp dụng định luật toàn dũng điện .
Cỏch tra bảng: từ ta tỡm được B. Nếu B là cỏc giỏ trị cho trong bảng thỡ dễ dàng tỡm được H. Nếu B khụng cú trong bảng thỡ ta dựng phương phỏp nội suy: coi khoảng chứa giỏ trị của B là tuyến tớnh.
Bài 4: Tớnh lực ộp tiếp điểm cần thiết để cú được điện trở tại chỗ tiếp xỳc Rtx = 0,2 m. Biết tiếp điểm kiểu cụng son làm bằng bạc (Ag).
Kiểm tra lại kết quả theo cụng thức kinh nghiệm.
27
CHƯƠNG 2 KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
2.1. Khớ cụ điện đúng cắt bằng tay
2.1.1. Cụng tắc
1) Khỏi niệm và cụng dụng
Cụng tắc là một loại khớ cụ điện đúng cắt bằng tay kiểu hộp, dựng để đúng, cắt, đổi nối khụng thường xuyờn mạch điện cú cụng suất khụng lớn (dũng điện đến 400A, điện ỏp một chiều đến 440V và điện ỏp xoay chiều đến 500V .
Cụng tắc hộp thường được dựng làm cầu dao tổng cho cho cỏc mỏy cụng cụ, dựng đúng mở trực tiếp cho cỏc động cơ điện cụng suất bộ, hoặc dựng để đổi nối, khống chế trong cỏc mạch tự động. Nú cũng được dựng để mở mỏy, đảo chiều quay, hoặc đổi nối dõy quấn stato động cơ từ sao (Y) sang tam giỏc (). Cụng tắc hộp làm việc chắc chắn hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn vỡ thao tỏc cắt nhanh và dứt khoỏt hơn.
Cụng tắc vạn năng dựng để đúng cắt, chuyển đổi mạch điện cỏc cuộn dõy hỳt của cụngtăctơ, khởi động từ... Nú được dựng trong cỏc mạch điện điều khiển cú điện ỏp đến 440V một chiều và đến 500V xoay chiều, tần số 50Hz.
Cụng tắc hành trỡnh dựng để đúng cắt mạch điện điều khiển trong truyền động điện tự động húạ.. Tuỳ thuộc vị trớ cữ gạt ở cỏc cơ cấu chuyển đổi cơ khớ nhằm tự động điều khiển hành trỡnh làm việc hay tự động cắt điện ở cuối hành trỡnh để đảm bảo an toàn.
2) Phõn loại và cấu tạo
a) Phõn loại: Cú nhiều cỏch để phõn loại cụng tắc
- Theo hỡnh dạng bờn ngoài, người ta chia cụng tắc ra làm ba loại: Loại hở; Loại kớn; Loại bảo vệ.
- Theo cụng dụng, người ta chia cụng tắc ra làm ba loại: + Loại đúng cắt trực tiếp;
+ Loại đúng cắt chuyển mạch (cụng tắc vạn năng); + Loại cụng tắc hành trỡnh và cuối hành trỡnh.
b) Cấu tạo cụng tắc hộp
Phần chớnh là cỏc tiếp điểm tĩnh 3 gắn trờn cỏc vành nhựa bakờlit cỏch điện 2 cú đầu vặn vớt chỡa ra khỏi hộp. Cỏc tiếp điểm động 4 gắn trờn cựng trục và cỏch điện với trục, nằm trong cỏc mặt phẳng khỏc nhau tương ứng với cỏc vành 2. Khi quay trục đến vị trớ thớch hợp, sẽ cú một số tiếp điểm động đến tiếp xỳc với tiếp điểm tĩnh, cũn số khỏc rời khỏi tiếp điểm tĩnh. Chuyển dịch tiếp điểm động nhờ cơ cấu cơ khớ cú nỳm
28
vặn 5. Ngoài ra cũn cú lũ xo phản khỏng đặt trong vỏ 1 để tạo nờn sức bật nhanh làm cho hồ quang được dập tắt nhanh chúng.
a/ Mặt cắt (vị trớ cắt) b/ Mặt cắt (vị trớ đúng) c/ Hỡnh dạng chung Cấu tạo: 1-Vỏ cụng tắc; 2-Vành nhựa bakờlit 3-Tiếp điểm tĩnh 4-Tiếp điểm động; 5-Nỳm vặn; 6-Đệm cỏch điện; 7-Trục xoay Hỡnh 2.1 Cấu tạo cụng tắc hộp
Hỡnh dạng cấu tạo cụng tắc hộp của Việt Nam, Liờn Xụ, Đức, Phỏp, Mỹ, Trung Quốc... đều tương tự như cỏc hỡnh vẽ trờn, chỉ khỏc nhau ớt nhiều ở hỡnh dạng kết cấu bờn ngoài như hộp trụ trũn hay hộp trụ vuụng; vỏ hộp bằng nhựa cỏch điện hay bằng kim loại; nỳm vặn hay tay gạt ...
c) Cấu tạo cụng tắc vạn năng
Gồm cỏc đoạn riờng rẽ cỏch điện với nhau và lắp trờn cựng một trục cú tiết diện vuụng. Cỏc tiếp điểm (1) và (2) sẽ đúng mở nhờ xoay vành cỏch điện (3) lồng trờn trục
(4) khi ta vặn cụng tắc.
Hỡnh 2.2 Cụng tắc vạn năng a) Hỡnh dạng chung; b) Mặt cắt ngang
Tay gạt cụng tắc vạn năng cú thể cú một số vị trớ chuyển đổi trong đú cỏc tiếp điểm của cỏc đoạn sẽ đúng hoặc ngắt theo yờu cầu
Cụng tắc vạn năng được chế tạo theo kiểu tay gạt cú cỏc vị trớ cố định hoặc cú lũ xo phản hồi về vị trớ ban đầụ
1, 2. Tiếp điểm 3. Vành cỏch điện 4. Trục
29
3) Ký hiệu
a) b) c) d) e) f) g) h)
Hỡnh 2.3 Ký hiệu một số loại cụng tắc
ạ CT hành trỡnh; b. CT 1 pha 1 cực; c. CT 1 pha 2 cực; d. CT 1 pha 3 cực; ẹ CT 1 pha 4 cực; f.CT xoay, g. CT 3 pha; h. CT 3 pha 2 ngả
4) Thụng số kỹ thuật lựa chọn cụng tắc
- Điện ỏp định mức của cụng tắc: Uđm Ulưới là giỏ trị Umax mà vật liệu cỏch điện của cụng tắc đảm bảo cỏch điện an toàn.
- Dũng điện định mức của cụng tắc: Iđm Itải (là dũng điện cho phộp đi qua tiếp điểm của cụng tắc)
- Tuổi thọ cơ khớ: số lần đúng cắt
2.1.2. Nỳt bấm
1) Khỏi niệm và cụng dụng
Nỳt bấm cũn gọi là nỳt điều khiển là một loại khớ cụ điện dựng để đúng ngắt từ xa cỏc thiết bị điện từ khỏc nhau, cỏc dụng cụ bỏo hiệu, và cũng để chuyển đổi cỏc mạch điện điều khiển, tớn hiệu, liờn động, bảo vệ ... Ở mạch điện một chiều (DC) đến 440V và mạch xoay chiều (AC) đến 500V, tần số f = 50, 60Hz.
Nỳt bấm được dựng thụng dụng để khởi động, dừng và đảo chiều quay động cơ điện bằng cỏch đúng và ngắt cỏc mạch cuộn dõy hỳt của Cụngtăctơ, khởi động từ mắc ở mạch động lực của động cơ.
Nỳt bấm thường được đặt ở trờn bảng điện điều khiển, ở tủ điện, trờn hộp nỳt ấn. Nỳt bấm thường được nghiờn cứu chế tạo để làm việc trong mụi trường khụng ẩm ướt, khụng cú hơi hoỏ chất và bụi bẩn.
Nỳt bấm cú thể bền tới 1 triệu lần đúng khụng tải và 200.000 lần đúng ngắt cú tảị
2) Phõn loại và cấu tạo a) Phõn loại
Cú nhiều cỏch để phõn loại nỳt bấm:
- Theo hỡnhdỏng, người ta chia nỳt bấm ra làm bốn loại:
30
1 2
3
- Theo yờu cầu điều khiển, người ta chia nỳt bấm ra làm ba loại: loại 1 nỳt, 2 nỳt, 3 nỳt.
- Theo kết cấu bờn trong, nỳt bấm cú loại cú đốn bỏo và loại khụng cú đốn bỏọ Ngoài ra cũn cú loại nỳt bấm cú đốn dựng điện ỏp thấp để cú thể theo dừi quỏ trỡnh thao tỏc đúng mở; loại nỳt bấm dựng khoỏ đúng mở, loại này cú hai vị trớ: đúng tiếp điểm thỡ xoay phải, mở tiếp điểm để ngắt mạch thỡ xoay trỏị
b) Cấu tạo
Nỳt bấm gồm cỏc bộ phận chớnh sau: Tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh, lũ xo, vỏ (hỡnh 2.4).
Hỡnh 2.4 Cấu tạo nỳt bấm
1. Tiếp điểm động; 2. Tiếp điểm tĩnh; 3. Lũ xo
3) Ký hiệu 1. Nỳt bấmđơn thường đúng; 2. Nỳt bấmđơn thường mở; 3. Nỳt bấmkộp. Hỡnh 2.5 Ký hiệu nỳt bấm 4) Thụng số kỹ thuật lựa chọn nỳt bấm
Điện ỏp định mức tiếp điểm chớnh: Uđm > Ulưới Dũng điện định mức tiếp điểm chớnh: Iđm> Itải
Tần số lưới điện: 50Hz
Tuổi thọ: số lần thao tỏc: 100.000 lần
Khả năng đúng và cắt (tiếp điểm chớnh chịu được dũng đúng cắt >1,5 Iđm
2.1.3. Cầu dao
1) Khỏi niệm và cụng dụng
Cầu dao là một loại khớ cụ điện đúng ngắt bằng tay, khụng thường xuyờn cỏc mạch điện cú nguồn điện ỏp cung cấp đến 440V một chiều và 660V xoay chiềụ
Cầu dao thường được dựng để đúng ngắt mạch điện cụng suất nhỏ và khi làm việc khụng cần thao tỏc đúng ngắt nhiều lần. Nếu nguồn điện cú điện ỏp cao hơn hoặc mạch điện cú cụng suất trung bỡnh và lớn thỡ cầu dao chỉ được đúng ngắt ở trạng thỏi khụng tảị Vỡ trong trường hợp này khi ngắt mạch hồ quang sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xỳc
31
sẽ bị phỏ huỷ trong một thời gian rất ngắn và khơi mào cho việc phỏt sinh hồ quang giữa cỏc pha, từ đú vật liệu cỏch điện sẽ bị hỏng, nguy hiểm cho thiết bị và người thao tỏc. Cầu dao cần đảm bảo ngắt điện tin cậy cỏc thiết bị dựng điện ra khỏi nguồn điện ỏp. Do đú khoảng cỏch giữa tiếp xỳc điện đến và đi, tức chiều dài của lưỡi dao cần phải lớn hơn 50mm.
Tốc độ di chuyển của lưỡi dao tới mỏ tiếp xỳc càng nhanh thỡ tốc độ kộo dài hồ quang càng nhanh, thời gian dập tắt hồ quang càng ngắn. Vỡ vậy người ta thường làm thờm lưỡi dao phụ (đúng trước, cắt sau) cú lũ xo bật nhanh ở cỏc cầu dao cú dũng điện một chiều lớn hơn 30Ạ
Đối với cầu dao xoay chiều cú dũng điện lớn hơn 75A, hồ quang được kộo dài do tỏc dụng của lực điện động và được dập tắt ở thời điểm dũng điện qua điểm khụng, nờn khụng cần kết cấu cú lưỡi dao phụ.
Thụng thường ở cầu dao người ta bố trớ cả cầu chỡ để bảo vệ ngắn mạch.
2) Phõn loại và cấu tạo a) Phõn loại:
Cú thể phõn loại cầu dao theo cỏc yếu tố khỏc nhau:
- Theo kết cấu: cầu dao 1 cực, 2 cực, 3 cực. Người ta cũng chia cầu dao ra loại cú tay nắm ở giữa hay tay nắm ở bờn, ngoài ra cũn cú cầu dao một ngả và hai ngả.
- Theo điện ỏp định mức Uđm : loại cú Uđm= 250V và Uđm =500V.
- Theo dũng điện định mức Iđm: (15, 25, 30, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 350, 600, 1000)A.
- Theo vật liệu cỏch điện, cú cỏc loại đế sứ, đế nhựa, đế bakờlit, đế đỏ
- Theo điều kiện bảo vệ: loại cầu dao cú hộp che chắn, loại khụng cú hộp.
- Theo yờu cầu của người sử dụng: loại cú cầu chỡ bảo vệ, loại khụng cú cầu chỡ bảo vệ.
b) Cấu tạo:
Hỡnh dỏng và cấu tạo của một vài kiểu cầu dao thụng dụng hỡnh 2.6.
Hỡnh 2.6 Cầu dao cú lưỡi dao phụ
1. Lưỡi dao chớnh; 2. Tiếp xỳc tĩnh; 3. Lưỡi dao phụ; 4. Lũ xo bật nhanh 5. Đế; 6. Tay cầm
32
3) Ký hiệu
Hai cực Ba cực
Hỡnh 2.7 Ký hiệu cầu dao
4) Cỏc thụng số kỹ thuật chọn lựa cầu dao
- Điện ỏp định mức tiếp điểm chớnh: Uđmcd> Ulưới
- Dũng điện định mức tiếp điểm chớnh: Iđmcd> Iđmtải
- Tần số dũng điện tiếp điểm chớnh: 50Hz 60Hz - Tuổi thọ cơ khớ (số lần thao tỏc) 1000 lần đúng cắt.
- Vị trớ đặt: Cầu dao thường đặt thẳng đứng, tuy nhiờn đụi khi cũn phụ thuộc vào khụng gian đặt thiết bị.
- Dõy dẫn nối tới cực chớnh phải phụ hợp với giỏ trị dũng điện định mức cho phộp đi qua cỏc tiếp điểm chớnh để đảm bảo an toàn.
2.1.4. Aptụmat
1) Khỏi niệm và cụng dụng
Aptụmat (cũn gọi là mỏy cắt hạ ỏp) là loại khớ cụ điện dựng để đúng cắt mạch điện, bảo vệ ngắn mạch, quỏ tải, sụt ỏp... Trong cỏc mạch điện hạ ỏp cú điện ỏp định
