Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ Trang 79
3.5.2 Nguyên lý hoạt động:
Thiết bị chống dòng điện rò hoạt động trên nguyên lý bảo vệ so lệch, được thực hiện trên cơ sở cân băng 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 đi ện được rẽ nhánh xuống đất, đó là dịng điện rị. Khi dịng điện về theo hướng dây trung tính rất nhỏ và rơ le so lệch sẽ dị tìm sự mất cân bằng này và điều khiển cắt mạch điện nhờ thiết bị bảo vệ so lệch.
Thiết bị bảo vệ so lệch gồm 2 phần chính:
- Mạch điện từ ở dạng hình xuyến mà trên đó được quấn các cuộn dây của phần cơng suất (dây có tiết diện lớn), chịu dòng cung cấp cho thiết bị tiêu thụ điện.
- Rơle mở mạch cung cấp được điều khiển bở cuộn dây đo lường (dây có tiết diện bé) cũng được đặt trên hình xuyến n ày, nó tác động ngắt các cực.
3.6 Biến áp đo lường: 3.6.1 Cấu tạo 3.6.1 Cấu tạo
Cũng giống như các loại máy biến áp khác, máy biến áp đo lường cũng được dùng để biến đổi chiều của dòng điện từ chiều này sang chiều khác với mục đích làm tăng hoặc giảm điệp áp của điện trong nguồn dây dẫn.
Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ Trang 80 Mục đích sử dụng của loại máy biến áp này là để có thể phù hợp với nhu cầu sử dụng của các thiết bị điện trong gia đình. Đồng thời, máy biến áp đo lường có cơng dụng vơ cùng quan trọng là để đo độ chính xác về số liệu của các thiết bị điện trong gia đình. Ngồi ra, Máy biến áp đo lường cũng có thể giúp đảm bảo độ an tồn, ổn định của hệ thống điện dân dụng trong gia đình.
Cấu tạo của máy biến áp đo lường
Hầu hết trong các máy biến áp nói chung và máy biến áp đo lường nói riêng có cấu tạo chính bao gồm 2 cuộn dây, đó là sơ cấp, thứ cấp; lõi thép và vỏ máy. Trong đó lõi của máy biến áp đo lường được cấu tạo từ nhiều lá sắt mỏng được ghép tỉ mỉ với nhau.
• Lõi thép của máy biến áp được tạo nên từ những miếng lá thép kỹ thuật tinh sảo, có trụ (có dây quấn) và gơng (được tạo nên từ các phần lõi thép nối với trụ).
• Dây quấn thường được làm từ đồng hoặc nhơm, xung quanh dây dẫn có bọc cách điện. Dây quấn gồm có 2 loại là cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp. Mỗi cuộn dây đảm nhiệm một chức vụ khác nhau. Cuộn sơ cấp làm nhiệm vụ nhận năng lượng từ nguồn điện đi vào, cuộn thứ cấp có nhiệm vụ là cung cấp và truyền điện năng đến nơi tiêu thụ. Hai cuộn dây này sẽ đi và đảm nhiệm những chức vụ riêng do đó thường cách điện với nhau.
• Vỏ máy biến áp được làm bằng thép chắc chắn. Tùy theo công suất của điện năng ở mỗi nơi sử dụng khác nhau mà người ta thiết kế ra những vỏ máy khác nhau. Vỏ máy thường đảm nhiệm chức năng bảo vệ máy biến áp, được cấu thành bởi thùng và lắp thùng.
Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ Trang 81 Lưu ý: Các cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp thì số vịng dây quấn phải khác nhau, tùy thuộc vào từng mục đích và nhiệm vụ sử dụng mà có thể sử dụng các lõi dây quấn cho phù hợp.
3.6.2 Nguyên lý hoạt động
Máy biến áp đo lường dùng để ổn định điện áp từ những giá trị thấp hoặc cao xuống
định mức phù hợp giúp quá trình vận hành điện năng diễn ra hiệu quả. Máy biến áp đo lường cũng giống như các loại máy biến áp khác làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng. Hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, mỗi cuộn dây có vịng dây khác nhau, được dùng để quấn lên lõi thép. Khi đặt dây cuốn sơ cấp vào trong hệ thống điện áp, trong cuộn dây sơ cấp sẽ xuất hiện dịng điện sinh ra từ thơng biến thiên. Từ thơng tiếp tục đi vịng qua hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, cảm ứng nên tạo ra sức điện động cảm ứng.
Nếu từ thơng đi qua cuộn thứ cấp, nó thường có xu hướng chống lại sự hoạt động của cuộn sơ cấp, khiến cho từ thông trong lõi thép giảm biên độ. Lúc này để bảo đảm sự cân bằng điện áp và từ thông không đổi, cuộn sơ cấp phải tăng lên một lượng thích hợp để bù làm lượng từ thông bị giảm do cuộn thứ cấp gây ra.
Điện năng thường đi từ cuộn dây sơ cấp sang cuộn dây thứ cấp. Do đó, cần phải đảm bảo sự ổn định của cả hai cuộn dây giúp cho quá trình vận tải điện diễn ra thuận lợi.
Cơng dụng chính của máy biến áp đo lường dùng để biến đổi dịng điện hay chính là chuyển đổi hiệu điện thế cho phù hợp với các thiết bị điện dân dụng trong sinh hoạt và trong hoạt động sản xuất. Ví dụ như với đường dây trung thế 10kV, khi được chuyển sang đường dây điện dẫn vào mạng điện trong gia đình thì yêu cầu bắt buộc là phải chuyển sang điện thế 220V để có thể phù hợp với các thiết bị điện trong gia đình.
Đối với các thiết bị sử dụng trong các nhà máy, cơ quan xí nghiệp, việc sử dụng các máy biến áp đo lường là để nhằm làm nâng cao hiệu điện thế. Từ đó giúp cho làm tăng hoạt động sản xuất, đồng thời làm giảm lượng điện trong q trình truyền tải.
❖ TĨM TẮT NỘI DUNG BÀI 3:
3.1. Nam châm điện.
3.2. Rơ le dòng điện, rơ le điện áp. 3.3. Rơ le nhiệt (Over Load OL). 3.4. Cầu chì.
3.5. Thiết bị chống dòng dò. 3.6. Biến áp đo lường.
❖ CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 3:
Câu 1 Cầu dao chống giật hoạt động theo nguyên lý nào? A Bảo vệ quá dòng
B Bảo vệ quá tải
Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ Trang 82 D Bảo vệ quá áp
Câu 2 Thiết bị bảo vệ của cầu dao chống giật gồm những bộ phận nào? A Cầu chì và tiếp điểm
B Mạch điện từ hình xuyến và rơle mở mạch C Biến dòng và rơle
D Biến áp và rơle
Câu 3 Cầu chì là thiết bị bảo vệ tự động cắt mạch khi…..? A Có quá tải
B Có quá tải hoặc ngắn mạch C Có ngắn mạch
D Có quá áp
Câu 4 Khi cầu chì làm việc, thì nguyên nhân nào làm đứt cầu chì? A Do lực điện động của dòng điện lớn
B Do nhiệt độ tăng cao là chảy dây chì C Do hồ quang làm cháy dây chì D Do lực điện từ lớn làm đứt dây chì
Câu 5 Hình nào dưới đây khơng phải là ký hiệu của cầu chì trong bản vẽ điện?
A B C D
Bài 4: Khí cụ điện điều khiển Trang 83
BÀI 4: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
❖ GIỚI THIỆU BÀI 4:
- Sau khi học xong bài này, học sinh sẽ nắm được những kiến thức, nội dung về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại khí cụ điện: contactor, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian
❖ MỤC TIÊU CỦA BÀI 4 LÀ:
Về kiến thức:
+ Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại khí cụ điện: contactor, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian.
+ Biết sử dụng được thành thạo các loại khí cụ điện điều khiển trên, đảm bảo an toàn cho người và các thiết bị theo TCVN.
Về kỹ năng:
+ Chọn được các khí cụ điều khiển theo yêu cầu
+ Hiểu được cách lắp các khí cụ điều khiển vào một số mạch điện cơ bản Về thái độ:
+ Thái độ nghiêm túc trong giờ học.
+ Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong cơng việc ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 4
- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài 4 (cá nhân hoặc nhóm).
- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 4) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 4 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định.
❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 4
- Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Trang bị điện
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.
Bài 4: Khí cụ điện điều khiển Trang 84 ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 4
- Nội dung:
✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học. + Nghiêm túc trong q trình học tập. - Phương pháp:
✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: 01
✓ Kiểm tra lý thuyết: 01 ❖ NỘI DUNG BÀI 4: 4.1 Contactor
4.1.1 Cấu tạo:
Cơng tăc tơ (Contactor) là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm, tạo liên lạc trong mạch điện bằng nút ấn. Như vậy khi sử dụng contactor ta có thể điều khiển mạch điện từ xa có phụ tải với điện áp đến 500V và dòng điện là 600A (vị trí điều khiển, trạng thái hoạt động của contactor rất xa vị trí các tiếp điểm đóng ngắt mạch điện).
Phân loại contacor tùy theo các đặc điểm sau:
- Theo nguyên lý truyền động: ta có contactor kiểu điện từ (truyền điện bằng lực hút điện từ), kiểu hơi ép, kiểu thủy lực. Thông thường sử dụng contactor kiểu điện từ.
- Theo dạng dòng điện: contactor một chiều và contactor xoay chiều (contactor 1 pha và 3 pha).
Contactor được cấu tạo bao gồm các thành phần: cơ cấu điện từ (nam châm điện), hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm chính và phụ).
- Nam châm điện gồm 4 thành phần:
Bài 4: Khí cụ điện điều khiển Trang 85
+ Lõi sắt (hay mạch từ) của nam châm gồm hai thành phần: Ph ần cố định, phần nắp di động. Lõi thép nam châm có thể có dạng EE, EI hay CI. + Lị xo phản lực có tác dụng dẩy phần nắp di động trở về vị trí ban đầu khi ngừng cung cấp điện vào cuộn dây.
Trạng thái nam châm chưa hút Trạng thái nam châm đã hút Hình 4.1: Cấu tạo contactor
- Hệ thống dập hồ quang điện: Khi contactor chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy, mịn dần. Vì vậy cần có hệ thống dập hồ quang gồm vách ngăn làm bằng kim loại đặt cạnh bên hai tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là ở các tiếp điểm chính của contactor.
- Hệ thống tiếp điểm của contactor:
Hệ thống tiếp điểm liên hệ với phần lõi di động qua bộ phận liên động về cơ. Tùy theo khả năng tải dẫn qua các tiếp điểm, ta có thể chia ra các tiếp điểm của contactor thành hai loại:
+ Tiếp điểm chính: có khả năng cho dịng điện lớn đi qua (từ 10A đến vài nghìn A, ví dụ khoảng 1600A hay 2250A). Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của contactor làm mạch từ contactor hút lại.
+ Tiếp điểm phụ: có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A. Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường hở.
+ Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với nhau giữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ (không được cung cấp điện). Tiếp điểm này hở ra khi contactor ở trạng thái hoạt động. Ngược lại là tiếp điểm thường hở.
Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính thường được lắp trong mạch điện động lực, còn các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điện điều khiển
Bài 4: Khí cụ điện điều khiển Trang 86
(dùng điều khiển việc cung cấp điện đến các cuộn dây nam châm cảu các contactor theo quy định trước).
Theo một số kết cấu thông thường của contactor, các tiếp điểm phụ có thể được cố định về số lượng trong mỗi bộ contactor; tuy n hiên cũng có một vài nhà sản xuất chỉ bố trí cố định về số tiếp điểm chính trên mỗi contactor; cịn các tiếp điểm phụ được chế tạo thành những khối rời riêng lẻ. Khi cần sử dụng ta chỉ ghép thêm vào trên contactor, số lượng tiếp điểm phụ trong trường hợp này có thể bố trí tùy ý.
4.1.2 Ngun lý hoạt động:
Hình 4.2: Nguyên lý hoạt động của contactor
Khi cấp nguồn điện bằng giá trị điện áp định mức của contactor vào hai đầu của cuôn dây quấn trên phần lõi từ cố định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di động hình thành mạch từ kín (lực từ lớn hơn phản lực của lò xo), contactor ở trạng thái hoạt động. Lúc này nhờ vào bộ phận liên động cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm làm cho tiếp điểm chính đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (thường đóng sẽ mở ra, thường mở sẽ đóng lại) và duy trì trạng thái này. Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây thì contactor ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.
Các ký hiệu dung để biểu diễn cho cuộn dây (nam châm điện) trong contactor và các tiếp điểm
Bài 4: Khí cụ điện điều khiển Trang 87 Hình 4.3: Một số loại contactor thường gặp
a. Các thông số cơ bản của contactor:
- Điện áp định mức:
Điện áp định mức của contactor Uđ m là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng ngắt, chính là điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây của nam châm điện sao cho mạch từ hút lại.
Cuộn dây hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn (85 – 105)% điện áp định mức cuộn dây. Thông số này được ghi trên nhã đặt ở hai đầu cuộn dây contactor, có các cấp định mức: 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều.
- Dòng điện định mức:
Dòng điện định mức của contactor Iđ m là dòng điện định mức đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc lâu dài, thời gian contactor ở trạn g thái đóng khơng q 8 giờ.
Dòng điện định mức của contactor hạ áp thơng thường có các cấp sau: 10A, 20A, 25A, 40A, 60A, 75A, 100A, 150A, 250A, 300A, 600A. Nếu contactor đặt trong tủ điện thì dịng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm mát kém, dòng điện cho phép qua contactor còn phải lấy thấp hơn nữa trong chế độ làm việc dài hạn.
Bài 4: Khí cụ điện điều khiển Trang 88
- Khả năng cắt và khả năng đóng:Khả năng cắt của contactor điện xoay chiều đặt bội số lên đến 10 lần dòng điện định mức với phụ tải điện cảm.
Khả năng đóng: contactor điện xoay chiều dùng để khởi động động cơ điện cần phải có khả năng đóng từ 4 đến 7 lần Iđ m.
- Tuổi thọ của contactor:Tuổi thọ của contactor được tính bằng số lần đóng mở, sau số lần dóng mở ấy thì contactor bị hỏng và không dùng được nữa.
- Tần số thao tác:Là số lần đóng cắt contactor trong một giờ. Có các cấp: 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1200, 1500 lần/h.
- Tính ổn định lưc điện động:Tiếp điểm chính của contactor cho một dòng điện lớn đi qua (10 lần dòng định mức) mà lực điện động không làm tách rời tiếp điểm thì contactor có tính ổn định lực điện động.
- Tính ổn định nhiệt:Contactor có tính ổn định nhiệt nghĩa là khi có dịng điện ngắn mạch chay qua trong một khoảng thời gian cho phép, các tiếp điểm khơng bị nóng chảy và hàn dính lại.
4.2 Khởi động từ:
4.2.1 Cấu trúc bộ khởi động từ
Khởi động từ là một loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc