a) Ap-tụ-mat 1 pha 1cực; b) Ap-tụ-mat 1 pha 2cực; c) Ap-tụ-mat 3 pha
4.2.2. Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động 1. Cấu tạo
1- Cần gạt
2- Bộ truyền động cơ khớ. 3- Cỏc tiếp điểm.
4- Cỏc đầu nụị
5- Thanh lưỡng kim nhiệt. 6- Vớt điều chỉnh
7- Cuộn cắt từ
8- Buồng dập hồ quang Hỡnh 4. 6 Cấu tạo của Ap-tụ-mat
Tiếp điểm Ap-tụ-mat thường cú 2 đến 3 loại tiếp điểm, tiếp điểm chớnh, tiếp điểm phụ và hồ quang.Với cỏc Ap-tụ-mat nhỏ thỡ khụng cú tiếp điểm phụ. Tiếp điểm thường được làm bằng vật liệu dẫn điện tốt nhưng chịu được nhiệt độ do hồ quang sinh ra, thường làm hợp kim Ag-W,Cu-W... Khi đúng mạch thỡ tiếp điểm hồ quang đúng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, cuối cựng là tiếp điểm chớnh. Khi cắt mạch thỡ ngựợc lại, tiếp điểm chớnh mở trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, cuối cựng là tiếp điểm hồ quang. Nhờ vậy hồ quang chỉ chỏy trờn tiếp điểm hồ quang, do đú bảo vệ đựợc tiếp điểm chớnh. Tiếp điểm phụ đựợc sử dụng để trỏnh hồ quang chỏy lan sang làm hỏng tiếp điểm chớnh.
- Buồng dập hồ quang:
Để Ap-tụ-mat dập được hồ quang trong tất cả cỏc chế độ làm việc của lưới điện người ta thường dựng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: kiểu nửa kớn và kiểu hở.
Kiểu nửa kớn được đặt trong vỏ kớn của Ap-tụ-mat cú lỗ thoỏt khớ. Loại này cú dũng giới hạn cắt khụng quỏ 50 kẠ
Kiểu hở được dựng khi dũng điện cắt lớn hơn 50 kA hoặc điện ỏp lớn hơn 1kV. Trong buồng dập hồ quang thụng thường người ta dựng những tấm thộp xếp thành lưới ngăn để phõn chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang.
- Cơ cấu truyền động cắt Ap-tụ-mat:
Truyền động cắt Ap-tụ-mat thường cú 2 cỏch: bằng tay và bằng cơ điện (điện từ).
Điều khiển bằng tay được thực hiện với cỏc Ap-tụ-mat cú dũng điện định mức khụng lớn hơn 600Ạ Điều khiển bằng điện từ (nam chõm điện) được ứng dụng ở cỏc Ap-tụ-mat cú dũng điện lớn hơn (đến 1000A).
1. Phần tĩnh NCĐ 2,3. Hệ thống tay đũn 4. Tay cầm
5. Giỏ đỡ
6. Phần ứng NCĐ
Hỡnh 4. 7 Cơ cấu truyền động của Ap-tụ-mat
a) Trạng thỏi bỡnh thường; b) Trạng thỏi tỏc động; c) Trạng thỏi reset
Hỡnh 4.7 trỡnh bày cơ cấu điều khiển Ap-tụ-mat cắt bằng nam chõm điện cú những khớp tự dọ
Khi đúng bỡnh thường (khụng cú sự cố), cỏc tay đũn (2) và (3) được nối cứng vỡ tõm xoay O nằm thấp hơn đường nối hai điểm O1 và O2. Giỏ đỡ (5) làm cho hai tay đũn khụng gập lại được. Ta núi điểm O ở vị trớ chết.
Khi cú sự cố, phần ứng (6) của nam chõm điện (1) bị hỳt đập vào hệ thống tay đũn (2), (3) làm cho điểm O thoỏt khỏi vị trớ chết. Điểm O sẽ cao hơn đường nối O1O2 lỳc này tay đũn (2), (3) khụng được nối cứng nữạ Cỏc tiếp điểm sẽ nhanh chúng mở ra dưới tỏc dụng của lũ xo kộo tiếp điểm (hỡnh 4.7b). Muốn đúng Ap-tụ-mat lại ta phải kộo tay đũn (4) xuống phớa dưới như (hỡnh 4.7c) sau đú mới đúng vào được.
- Múc bảo vệ.
Ap-tụ-mat tự động cắt nhờ cỏc phần tử bảo vệ, gọi là múc bảo vệ.
+ Múc bảo vệ dũng điện cực đại (cũn gọi là quỏ dũng điện) để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị quỏ tải, đường thời gian - dũng điện của múc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tớnh của đối tượng cần bảo vệ. Người ta thường dựng hệ thống điện từ và rơle nhiệt làm múc bảo vệ đặt bờn trong Ap-tụ-mat.
Múc kiểu điện từ cú cuộn dõy mắc nối tiếp với mạch điện chớnh. Khi dũng điện vượt quỏ trị số cho phộp thỡ phần ứng bị hỳt và múc sẽ đập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của Ap-tụ-mat mở ra như (hỡnh 4.4) ở trờn. Điều chỉnh vớt để thay đổi lực khỏng của lũ xo, ta cú thể điều chỉnh được giỏ trị dũng điện tỏc động. Để giữ thời gian trong bảo vệ kiểu điện từ, người ta thờm một cơ cấu giữ thời gian (vớ dụ bỏnh xe răng như trong cơ cấu đồng hồ).
+ Múc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn, cú kết cấu tương tự như rơle nhiệt cú phần tử đốt núng đấu nối tiếp với mạch điện chớnh, tấm kim loại kộp gión nở làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của Ap-tụ-mat khi cú quỏ tảị Kiểu này cú nhược điểm là quỏn tớnh nhiệt lớn nờn khụng ngắt được dũng điện tăng vọt khi cú ngắn mạch, do đú chỉ bảo vệ được dũng điện quỏ tảị
Vỡ vậy người ta thường sử dụng tổng hợp cả múc bảo vệ kiểu điện từ và múc kiểu rơle nhiệt trong một Ap-tụ-mat. Loại này thường được dựng ở Ap-tụ-mat cú dũng điện định mức đến 600Ạ
+ Múc bảo vệ sụt (cũn gọi là bảo vệ điện ỏp thấp) cũng thường dựng kiểu điện từ. Cuộn dõy mắc song song với mạch điện chớnh.
2. Nguyờn lý làm việc chung của Ap-tụ-mat
Sơ đồ nguyờn lý điện của Ap-tụ-mat dũng điện cực đại và Ap-tụ-mat điện ỏp thấp được trỡnh bày trờn hỡnh 4.8.
Hỡnh 4.8a: Ở trạng thỏi thường, sau khi đúng điện, Ap-tụ-mat được giữ ở trạng thỏi đúng tiếp điểm nhờ múc răng 1 ăn khớp với cần răng 5 cựng một cụm với tiếp điểm động.
Khi cú hiện tượng quỏ tải hay ngắn mạch, nam chõm (2) (cuộn dõy, lừi từ) sẽ hỳt phần ứng (4) xuống làm nhả múc (1), cầu (5) được tự do, kết quả là cỏc tiếp điểm của Ap-tụ-mat được mở ra dưới tỏc dụng của lực lũ xo (6), mạch điện bị ngắt.
Hỡnh 4.8b: khi cú hiện tượng sụt ỏp quỏ mức, nam chõm điện (1) sẽ nhả phần ứng (4) làm cho nhả múc (2), do đú cỏc tiếp điểm của Ap-tụ-mat cũng được mở ra, cần (5) di chuyển sang trỏi nhờ lực lũ xo (6), mạch điện bị cắt.
1. Múc răng 2. Phần tĩnh NCĐ 3,6. Lũ xo 4. Nắp NCĐ 5. Cần răng
Hỡnh 4. 8 Sơ đồ nguyờn lý làm việc của Ap-tụ-mat a) Ap-tụ-mat dũng điện cực đại; b) Ap-tụ-mat điện ỏp thấp a) Ap-tụ-mat dũng điện cực đại; b) Ap-tụ-mat điện ỏp thấp
Trong Ap-tụ-mat, cụm nam chõm 2 - 4 ở hỡnh 4.8a được gọi là múc bảo vệ quỏ tải, ngắn mạch; ở hỡnh 4.8bđược gọi là múc bảo vệ sụt ỏp hay mất điện ỏp.
4.2.3. Cỏc thụng số kỹ thuật 1. Cỏc thụng số kỹ thuật
Điện ỏp định mức của tiếp điểm chớnh Uđm ; Dũng điện định mức tiếp điểm chớnh Iđm; Số cực;
Tần số lưới điện f ; Dũng cắt Ic
Tuỳ theo từng loại Ap-tụ-mat cú cỏc số liệu kỹ thuật cụ thể khỏc nhau (chọn loại nào thỡ tra trong sổ tay cỏc thụng số của loại đú).
2. Cỏch lựa chọn Ap-tụ-mat
Lựa chọn Ap-tụ-mat chủ yếu dựa vào cỏc thụng số sau: - Dũng điện tớnh toỏn đi trong mạch;
- Dũng điện quỏ tải;
Ngoài ra lựa chọn Ap-tụ-mat cũn phải căn cứ vào đặc tớnh làm việc của phụ tải là Ap-tụ-mat khụng được phộp cắt khi cú quỏ tải ngắn hạn, thường xảy ra trong điều kiện làm việc bỡnh thường như dũng điện khi mở mỏy động cơ điện, dũng điện cực đại trong cỏc phụ tải cụng nghệ.
Yờu cầu chung là dũng điện định mức của cỏc phần tử bảo vệ khụng được nhỏ hơn dũng điện tớnh toỏn Itt của mạch điện:
Iaptụmỏt Itt (3.9)
Tuỳ theo đặc tớnh và điều kiện làm việc cụ thể của phụ tải, người ta hướng dẫn lựa chọn dũng điện định mức của múc bảo vệ bằng 125%, 150% hay lớn hơn nữa so với dũng điện tớnh toỏn mạch.
Sau cựng ta chọn Ap-tụ-mat theo cỏc số liệu kỹ thuật đó cho của nhà chế tạọ Vớ dụ:
Lựa chọn Ap-tụ-mat để bảo vệ động cơ khụng đồng bộ rụto dõy quấn và dựng biến trở khởi động, cú cụng suất định mức 60kW, điện ỏp 380/220V, η=0,9, cosφ = 0,8. Dũng điện khởi động của động cơ Ikđ = 3 Iđm.
Bài làm:
- Dũng điện định mức của động cơ: Iđm = 60000
3.380.0,8.0,9= 126,6A - Dũng điện khởi động:
Ikđ = 3.Iđm = 3.126,6 = 379,8 A
- Vậy lựa chọn Ap-tụ-mat 3 pha, 3 cực, f = 50Hz, cú thụng số kỹ thuật đảm bảo yờu cầu sau:
Uđmcd ≥ 380V; Iđmatm ≥ 126,6 A;
4.2.4. Thỏo lắp, kiểm tra và sửa chữa cỏc loại Ap-tụ-mat
1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị
Dự trự thiết bị dụng cụ cho 01 sinh viờn thực tập
Bảng 4. 4 Bảng kờ thiết bị, dụng cụ, vật tưthực hành Ap-tụ-mat
STT Tờn vật tư, dụng cụ, thiết bị Số lượng Đơn vị Ghi chỳ
A Dụng cụ
1 Đồng hồ vạn năng 01 Cỏi
2 Tụ vớt 01 Cỏi
3 Kỡm vạn năng 01 Cỏi
B Thiết bị
4 Ap-tụ-mat 1 pha 1 cực 01 Cỏi
6 Ap-tụ-mat 3 pha 3 cực 01 Cỏi
7 Ap-tụ-mat 3 pha 4 cực 01 Cỏi
2. Trỡnh tự thực hiện
Bảng 4. 5 Trỡnh tự thực hành Ap-tụ-mat
TT Thao tỏc thực hành Yờu cầu kỹ thuật Dụng cụ thiết bị
1 Chuẩn bị thiếtbị, dụng cụ, vật tư - Nhận từ tủ đồ theo hướng dẫn của giỏo viờn
- Chuyển cỏc thiết bị về bàn thực tập - Đỳng chủng loại - Đủ số lượng - Thao tỏc nhẹ nhàng, cẩn thận Đồng hồ vạn năng, cầu dao, kỡm, to- vit, giấy nhỏm...
2 Đọc nhón, ghi thụng số kỹ thuật: Điện ỏp, dũng điện...
Ghi theo mẫu ở phụ lục 2
3 Nhận biết nỳt test, cực bắt dõy Xỏc định đỳng Mắt thường
4 Kiểm tra tiếp xỳc điện:
Đúng ap-tụ-mat: Dựng VOM thang đo x1 để đo điện trở 2 đầu đấu dõy của cặp tiếp điểm.
Điện trở bằng 0 hoặc rất nhỏ
Đồng hồ vạn năng (VOM)
5 Kiểm tra thử tỏc động
Ấn vào nỳt test màu đỏ (hoặc cam) trờn ap-tụ-mat. Khi ap-tụ- mat nhảy thỡ kiểm tra thụng mạch từng pha
Muốn đúng ap-tụ-mat trở lại trước tiờn cần kộo tay gạt của nú về vị trớ cắt hoàn toàn, sau đú đẩy tay gạt lờnvị trớ đúng
Ap-tụ-mat cắt Tay
6 Kiểm tra cỏch điện:
Dựng VOM thang đo x1K hoặc dựng megụmột 500V đo cỏch điện của cỏc đầu đấu dõy thường mở với nhau và cỏc đầu dõy với vỏ
Điện trở 0,5M hoặc rất lớn
Đồng hồ vạn năng (VOM)
Lưu ý: Cỏc kết quả thu được từ việc kiểm tra bảo dưỡng SV phải ghi vào phiếu hướng dẫn luyện tập thực hành
3. Cỏc hiện tượng sai hỏng, nguyờn nhõn và cỏch khắc phục
TT Sai hỏng thường gặp Nguyờn nhõn Biện phỏp khắc phục
1 Khụng thụng mạch từng cặp tiếp điểm
- Đo nhầm sang cặp tiếp điểm pha khỏc, hoặc đo khi ap-tụ-mat chưa đúng hoàn toàn
- Cụt tiếp điểm
- Xỏc định lại cặp tiếp điểm từng pha
- Đúng lại Ap-tụ-mat - Thay tiếp điểm khỏc 2 Bộ dập hồ quang kộm hiệu quả - Chất lượng cỏc tấm thộp giảm do cắt hồ quang nhiều lần - Thay cỏc tấm thộp khỏc
3 Tiếp điểm bị ăn mũn, kẹt - Do hồ quang, oxi húa - Hỏng lũ xo
-Nếu bị ăn mũn ớt thỡ đỏnh sạch, nhẵn
-Thay thế lũ xo
4 Tiếp điểm bị dớnh -Dũng qua tiếp điểm
quỏ lớn
- Thay mới
Lưu ý: Cỏc hiện tượng hư hỏng trong quỏ trỡnh luyện tập SV ghi lại theo phiếu bỏo cỏo cỏc hiện tượng sai hỏng phụ lục 2.
4. Thực hành
Luyện tập thực hành và củng cố kiến thức theo phiếu luyện tập phụ lục 3.
5. Đỏnh giỏ
Kiểm tra đỏnh giỏ kết quả thực hành theo kỹ năng được tiến hành theo phiếu đỏnh giỏ phụ lục 4.
4.3. Rơ le nhiệt
4.3.1. Phõn loại, cụng dụng, ký hiệu của rơ le nhiệt 1. Phõn loại
Theo kết cấu rơle nhiệt chia ra làm hai loại: loại hở và loại kớn
Theo phương thức đốt núng rơle nhiệt chia ra làm ba loại: Đốt núng trực tiếp, đốt núng giỏn tiếp và đốt núng hỗn hợp.
Theo yờu cầu người sử dụng rơle nhiệt chia ra làm hai loại: một cực và hai cực, ba cực.
2. Cụng dụng
Rơle nhiệt là một loại khớ cụ điện để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quỏ tải, thường kết hợp với Cụng tăc tơ tạo thành bộ khởi động từ. Nú được dựng ở điện ỏp xoay chiều đến 500V, tần số 50Hz; lưới điện một chiều cú điện ỏp đến 440V; dũng điện định mức đến 150Ạ
Rơle nhiệt được đặt trong tủ điện, trờn bảng điện, trước thiết bị cần bảo vệ quỏ tảị Rơle nhiệt khụng tỏc động tức thời theo trị số dũng điện vỡ nú cú quỏn tớnh nhiệt lớn, phải cú thời gian để phỏt núng. Do đú nú chỉ tỏc động sau vài giõy đến vài phỳt khi bắt đầu cú sự cố.
3. Ký hiệu
Hỡnh 4. 9 Ký hiệu Rơ le nhiệt
4.3.2. Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động 1. Cấu tạo
Rơ le nhiệt cú phiến kim loại kộp gồm cú 2 tấm kim loại: Tấm kim loại cú hệ số gión nở dài bộ và tấm kim loại cú hệ số gión nở dài lớn.
Hỡnh 4. 10 Cấu tạo của Rơ le nhiệt1- Đũn bẩy 1- Đũn bẩy
2- Tiếp điểm thường đúng 3- Tiếp điểmthường mở
4- Vớt điều chỉnh dũng điện bảo vệ 5- Thanh lưỡng kim
6- Phần tử đốt núng 7- Cần gạt
–Đốt núng trực tiếp: Dũng điện đi qua trực tiếp tấm kim loại kộp. Loại này cú cấu tạo đơn giản, nhưng khi thay đổi dũng điện định mức phải thay đổi tấm kim loại kộp, loại này khụng tiện dụng.
– Đốt núng giỏn tiếp: Dũng điện đi qua phần tử đốt núng độc lập, nhiệt lượng toả ra giỏn tiếp làm tấm kim loại cong lờn. Loại này cú ưu điểm là muốn thay đổi dũng điện định mức ta chỉ cần thay đổi phần tử đốt núng. Nhược diểm của loại này là khi cú quỏ tải lớn, phần tử đốt núng cú thể đạt đến nhiệt độ khỏ cao nhưng vỡ khụng khớ truyển nhiệt kộm, nờn tấm kim loại chưa kịp tỏc độc mà phần tử đốt núng đó bị chỏy đứt.
– Đốt núng hỗn hợp: Loại này tương đối tốt vỡ vừa đốt trực tiếp vừa đốt giỏn tiếp. Nú cú tớnh ổn định nhiệt tương đối cao và cú thể làm việc ở bội số quỏ tải lớn.
2. Nguyờn lý làm việc:
Nguyờn lý chung của rơle nhiệt là dựa trờn cơ sở tỏc dụng nhiệt của dũng điện. Khi bị đốt núng, phiến kim loại kộp (bi-metal) uốn cong về phớa tấm kim loại cú hệ số gión nở dài bộ. Phần tử đốt núng được đặt bao quanh phiến kim loại kộp, đấu với mạch động lực.
Khi cú quỏ tải, dũng điện chạy trong phần tử đốt núng tăng lờn làm cong phiến kim loại kộp, ấn vào vớt để mở ngàm đũn bẩy (1), đũn bẩy (1) xoay quanh trục, nhờ lũ xo làm tiếp điểm (2) mở ra cắt điện ở mạch điều khiển, dẫn đến mạch động lực tắt điện và thiết bị được bảo vệ. Muốn tỏc động lại phải cho toả nhiệt hết ở phần tử (6) và phần tử (5) sau đú ấn nỳt (8).
4.3.3. Cỏc thụng số kỹ thuật 1. Cỏc thụng số kỹ thuật
Điện ỏp định mức Uđm (V);
Dũng điện định mức Iđm (A) là dũng điện đi qua tiếp điểm mạch động lực Kiểu rơle nhiệt; kết cấu;
Số tiếp điểm: thường đúng, thường mở; Số phần tử đốt núng;
Thời gian tỏcđộng; Trọng lượng, kớch thước.
2. Cỏch lựa chọn Rơ le nhiệt
Rơ le nhiệt chủ yếu để bảo vệ quỏ tải, cú tỏc động chậm vỡ thế khi chọn cần chỳ ý cỏc thụng số:
- Dũng điện định mức của phụ tải phải nằm trong giới hạn điều chỉnh của rơ le nhiệt. (chọn dũng điện đốt núng).
- Dũng điện cho phộp của tiếp điểm rơ le nhiệt.
Iđc= (1,1 ữ 1,2).Itt. (Iđcdũng điện điều chỉnh của rơle nhiệt)
Uđm≥ Unguồn
Cú thể hiệu chỉnh dũng điện tỏc động của rơ le bằng cỏch điều chỉnh lực kộo của lũ xo (8) thụng qua vớt hiệu chỉnh trong phạm vi (80% - 120%) Idm
4.3.4. Thỏo lắp, kiểm tra và sửa chữa rơ le nhiệt 1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị
Dự trự thiết bị dụng cụ cho 01 sinh viờn thực tập
Bảng 4. 7 Bảng kờthiết bị, dụng cụ, vật tưthực hành rơ lenhiệt