L 0: giá trị điện cảm ban đầu của cảm biến δ= δ0; S= S0.
b) Nguyên lí làm việc của áptơmát
Sơ đồ nguyên lí bảo vệ chức năng của áptơmát như hình 8-9a, b, c, d:tương ứng với các cơ cấu bảo vệ dịng cực đại, điện áp thấp, dịng cực tiểu và bảo vệ cơng suất ngược.
c) Cấu tạo áptơmát
+Tiếp điểm: cĩ hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và tiếp điểm hồ quang) hoặc ba cấp tiếp điểm (chính,
phụ, hồ quang). Đĩng mạch áptơmát thì thứ tự đĩng tiếp điểm là: hồ quang, phụ, chính, khi cắt thì ngược lại (nhằm bảo vệ tiếp điểm chính). Tiếp điểm hồ quang thường cấu tạo bằng kim loại gốm chịu được hồ quang như Ag-W, Cu-W, Ni ,...).
Hình 8-10 trình bày một hệ thống tiếp điểm trong áptơmát: 2, 3 là tiếp điểm chính; 4 là các tiếp điểm phụ; 5 là các tiếp điểm hồ quang.
Hình 8-9: Các cơ cấu bảo vệ chức năng trong Aïptơmát
a)Cơ cấu bảo vệ dịng cực đại; b)Cơ cấu bảo vệ điện áp thấp; c) Cơ cấu bảo vệ dịng cực tiểu d) Cơ cấu bảo vệ cơng suất ngược
+ Hộp dập hồ quang: để áptơmát dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện thì người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: kiểu nửa kín và kiểu hở. Thiết bị dập kiểu nửa kín được đặt trong vỏ kín của áptơmát và cĩ lỗ thốt khí. Kiểu này cĩ dịng điện giới hạn cắt khơng q 50kA. Thiết bị dập kiểu hở được dùng khi giới hạn dịng điện cắt lớn hơn 50kA hoặc điện áp lớn hơn 1000V. Trong buồng dập hồ quang thơng dụng
người ta thường dùng những tấm thép xếp thành lưới ngăn. Để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang. Hình dạng kết cấu hộp dập hồ quang được trình bày trên (hình 8-10), 6 là hộp dập hồ quang. Cùng một thiết bị dập tắt hồ quang, khi làm việc ở mạch điện xoay chiều điện áp đến 500V thì cĩ thể dập tắt được hồ quang của dịng điện đến 40kA, nhưng khi làm việc ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V thì chỉ cĩ thể cắt được dịng điện đến 20kA.
+ Cơ cấu truyền động cắt áptơmát: truyền động cắt
áptơmát thường cĩ hai cách: bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động cơ điện). Điều khiển bằng tay được thực hiện với các áptơmát cĩ dịng điện định mức khơng lớn hơn 600A. Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các áptơmát cĩ dịng điện lớn hơn đến 1000A. Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta cịn dùng một tay dài phụ theo ngun lí địn bẩy. Ngồi ra cịn cĩ cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc khí nén. Hình
8-11 trình bày cơ cấu điều khiển các áptơmát bằng nam châm điện cĩ nhả khớp tự do. Khi đĩng bình
Hình 8-10: Cấu trúc chung của áptơmát
103
thường (khơng cĩ sự cố), các tay địn 2 và 3 được nối cứng (vì tâm xoay o nằm thấp dưới đường nối hai điểm o1 và o2.). Giá đỡ 5 làm cho hai địn này khơng tự gập lại được. Ta nĩi điểm o là vị trí chết. Khi cĩ sự cố, phần ứng 6 của nam châm điện 7 bị hút đập vào hệ thống tay địn 2, 3 làm cho điểm o thốt khỏi vị trí chết . Điểm o sẽ cao hơn đường nối o1o2, lúc này tay địn 2, 3 khơng được nối cứng nữa. Các tiếp điểm sẽ nhanh chĩng mở ra dưới tác dụng của lị xo kéo tiếp điểm (hình 8-11b). Muốn đĩng lại áptơmát, ta phải kéo tay cầm 4 xuống phía dưới như hình 8-11c, sau đĩ mới đĩng vào được.
Mĩc bảo vệ: Aïptơmát tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ gọi là mĩc bảo vệ.
+Mĩc bảo vệ quá tải (cịn gọi là quá dịng điện): để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị quá tải, đường thời gian - dịng điện của mĩc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng cần bảo vệ. Người ta thường dùng hệ thống điện từ và rơle nhiệt làm mĩc bảo vệ đặt bên trong áptơmát. Mĩc kiểu điện từ cĩ cuộn dây mắc nối tiếp với mạch điện chính. Khi dịng điện vượt q trị số cho phép thì phần ứng bị hút và mĩc sẽ bị đập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của áptơmát mở ra như hình 8-11. Điều chỉnh vít để thay đổi lực kháng của lị xo, ta cĩ thể điều chỉnh được trị số dịng điện tác động. Để giữ thời gian trong bảo vệ qúa tải kiểu điện từ, người ta thêm một cơ cấu giữ thời gian (ví dụ bánh xe răng như trong cơ cấu đồng hồ). Mĩc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn cả, loại này cĩ kết cấu tương tự rơle nhiệt cĩ phần tử phát nĩng nối nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép dãn nở làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của áptơmát khi cĩ q tải. Kiểu này cĩ nhược điểm là qn tính nhiệt lớn nên khơng ngắt nhanh được dịng điện tăng vọt như khi cĩ ngắn mạch, do đĩ chỉ bảo vệ được dịng điện q tải. Vì vậy người ta thường sử dụng tổng hợp cả mĩc kiểu điện từ và mĩc kiểu rơle nhiệt trong một áptơmát. Loại này thường được dùng ở áptơmát cĩ dịng điện định mức đến 600A.
+ Mĩc bảo vệ sụt áp: (cịn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thường dùng kiểu điện từ. Cuộn dây mắc
song song với mạch điện chính. Nguyên lí làm việc xem hình 8-9. 3. Cách lựa chọn áptơmát
Việc lựa chọn áptơmát, chủ yếu dựa vào :Dịng điện tính tốn đi trong mạch; Dịng điện q tải; Tính thao tác cĩ chọn lọc.
Ngồi ra lựa chọn áptơmát cịn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải và áptơmát khơng được phép cắt khi cĩ quá tải ngắn hạn (thường xảy ra trong điều kiện làm việc bình thường như dịng điện khởi động, dịng điện đỉnh trong phụ tải cơng nghệ). u cầu chung là dịng điện định mức của mĩc bảo vệ Iaptơ khơng được bé hơn dịng điện tính tốn (Itt) của mạch :
Hình 8-13: Cơ cấu nhả khớp tự do:a) vị trí đống; b)vị trí mở; c)vị trí chuẩn bị đĩng lại
Iaptơ≥ Itt
Tùy theo đặc tính và điều kiện làm việc cụ thể của phụ tải, người ta hướng dẫn lựa chọn dịng điện định mức của mĩc bảo vệ bằng 125%, 150% hay lớn hơn nữa so với dịng điện tính tốn của mạch. Sau cùng ta chọn áptơmát theo các số liệu kĩ thuật đã cho của nhà chế tạo.