Bưóc 3. Chọn các module thiết bị trên mô hình phù họp với thiết bị có trên sơ đồ nguyên lý cần lắp
VI. BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HÀNH
3.1. Một số thiết bị điện sử dụng trong mạng điện dân dụng 1. Công tơ điện
a) Cấu tạo
Công tơ điện là máy đo điện năng tiêu thụ (còn gọi là điện năng kế) tính theo kilôOát giờ [kWh]. Công tơ gồm các phần: bộ đo, nắp đạy trạm đấu dây, chụp thuỷ tinh (hình 6.1).
Hình 6.1. Công tơ điện
Cấu trúc của công tơ điện 1 pha loại cảm ứng (hình 6.2) gồm phần tĩnh là 2 nam chõm điện A và B. Nam chõm A quấn dõy đường kớnh lớn, ớt vũng trờn lừi chữ U - là cuộn dòng, còn nam châm B quấn dây cỡ nhỏ, nhiều vòng - là cuộn thế. Cuộn dòng được mắc nối tiếp với tải và cuộn thế - mắc song song với tải. Đĩa nhôm gắn trên trục quay tự do được đặt trong khe giữa nam châm thế và nam châm dòng.
Hình 6.2. Hình dạng (a), ký hiệu sơ đồ (b) và cấu tạo (c) của công tơ điện b) Nguyên lý hoạt động
Khi có dòng tải đi qua cuộn A, sẽ tạo ra từ thông biến thiên qua đĩa nhôm, và tạo dòng xoáy cảm ứng I1 trong đĩa nhôm. Đồng thời, điện áp tải đặt vào cuộn B, cũng sẽ tạo ra từ thông biến thiên qua đĩa nhôm, và tạo dòng xoáy cảm ứng I2 trong đĩa nhôm. Các dòng điện I1 và 12 nằm trong từ trường sẽ tác động với nhau làm xuất hiện lực điện từ, làm quay đĩa. Moment quay M sẽ tỷ lệ với dòng điện tải, điện áp tải, góc lệch pha cos giữa chúng: M = k’.U.I.cos = k’P
Khi đĩa nhôm quay, trục vít vô tận và các bánh răng liên kết sẽ làm quay trông số để đếm điện năng tiêu thụ.
Nam châm vĩnh cửu được bố trí với 2 cực N và S ở 2 phía của đĩa nhôm, tạo từ trường phụ tương tác với từ trường sinh bởi các dòng điện xoáy, làm sinh moment hãm.
Khi chỉnh vít nam châm (theo phía + hoặc -) sẽ cho phép điều chỉnh tốc độ quay của đĩa.
Khi đĩa nhôm quay đều thì moment hãm bằng moment quay: Mh = k”.n = k’P
suy ra : n =(k’/k”)P = kP.
Sau thời gian t, số vòng quay bằng nt = k.Pt => N = k.A
Như vậy qua chỉ số tổng trên trống số, ta xác định được điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian xác định.
Trên mặt của công tơ điện có ghi các chỉ số: điện thế định mức (220V), dòng định mức (20A), tần số sử dụng (50Hz) và số vòng quay của đĩa nhôm cho mỗi kWh (900v/lkWh). Chỉ dẫn đấu nối công tơ thường được gắn bên trong nắp hộp đấu dây.
Chú ý khi sử dụng cần tính dòng tải tổng cộng để không vượt quá dòng điện định mức để tránh làm hỏng công tơ.
3.1.2. Thiết bị chống dòng điện rò a) Nguyên lý cấu tạo
A. Rơle tác động C. Lừi biến dũng T. Nút nhấn kiểm tra R. Điện trở hạn dòng
Hình 6.3. Nguyên lý cấu tạo của thiết bị chống dòng rò
- Nguyên lý chung của thiết bị chống dòng rò là so sánh dòng điện theo các chiều đi và về trong mỗi chu kỳ, nếu phát hiện sự chênh lệch nhau thì ngắt điện thông qua một cuộn dây cảm ứng.
- Dòng rò được so sánh mức độ với ngưỡng cho phép của nó để ngắt điện.
b) Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Hình 6.4. Cấu tạo bên trong của một thiết bị chống dòng rò điển hình
Nguồn cấp (dây pha và dây trung hòa) được nối với các cực (1) và dây nối cấp điện cho tải được nối với các cực (2).
Khi nút phục hồi (3) được nhấn, các tiếp điểm (4 ẩn sau phần tử 5) đóng, cho phép dòng điộn đi qua. Cuộn đây solenoid (5) giữ các tiếp điểm đóng khi núl phục hồi đã nhả ra.
Cuộn dây cảm biến (6) là biến dòng kiểu vi sai với các dây đi vào giữa là dây pha và trung hoà. Trong trạng thái vận hành bình ihường, không có hiện tượng rò dòng điện, dòng điện qua dây pha bằng dòng điện qua dây trung tính (nhưng ngược chiều nhau) thì không tạo ra từ thông trong cuộn dây cảm biến và thiết bị điộn chông dòng điện rò khỏng tác động. Nếu có hiện tượng rò dòng điện (ví dụ như người chạm vào phần mang điện của thiết bị có trang bị thiết bị bảo vệ chông dòng rò), dòng điện trong hai dây (dây pha và dây trung tính, đối với thiết bị một pha) và trong các dây (ba dây pha và dây trung tính) không bằng nhau nên dòng điện tổng IΔ = IL- IN > 0 đi trong cuộn cảm biến (6) và dòng này được nhận biết bởi mạch cảm biến (7). Mạch cảm biến cắt nguồn cấp điện cho cuộn dây solenoid (5) và các tiếp điểm (4) sẽ được tách rời dưới áp lực của lò xo, cắt nguồn cấp điện cho thiết bị.
Thiết bị chống dòng rò được chế tạo để có thể cắt dòng trong vài phần giây nhờ đó nhanh chóng giảm nguy hiểm do sôc điện.
Nút nhấn kiểm tra (8) cho phép kiểm tra sự vận hành chính xác của thiết bị chống dòng rò bằng cách cấp một dòng nhỏ qua dây thử (9). Đây là việc mô phỏng dòng không cân bằng đi trong cuộn cảm biến. Nếu thiết bị chống dòng rò không hoạt động cắt mạch khi nhấn nút kiểm tra thì cần phải thay thế thiết bị chống dòng rò.
3.1.3. Chuông điện
a) Cấu tạo
Chuông điện là dụng cụ phát tín hiệu âm thanh khi nhấn nút gọi. Thông thường nút nhấn bố trí ngoài cổng hay cửa, còn chuông đặt trong nhà.
Chuông điện có nhiều loại, cấu tạo theo kiểu rơ le điện từ hoặc chuông điện tử.
Hình 6.5. Chuông điện từ kiểu rơ le với tiếp điểm b) Nguyên lý hoạt động
Chuông điện có 2 cuộn dây để tạo mạch từ dạng móng ngựa. Khi nhấn nút chuông sẽ cấp dòng điện đi qua 2 cuộn dây, qua lò xo lá, tiếp điểm K trở về nguồn. Hai cuộn dây trở thành nam chõm điện hỳt lỏ sắt non, làm gừ bỳa vào chuụng. Với 1 lần hỳt, tiếp điểm K bị hở, nam chõm mất điện và lũ xo lỏ đưa cần gừ về vị trớ ban đầu, làm đúng tiếp điểm K, cấp điện cho nam chõm, làm gừ bỳa vào chuụng,.... Kết quả khi nhấn chuụng sẽ tạo hồi chuông cho đến khi nhả nút nhấn.
Đặc điểm của chuông điện từ loại này là có thể làm việc với nguồn xoay chiều hoặc một chiều. Nhược điểm là có sử dụng tiếp điểm K nên có sự đánh tia lửa điện, có thể làm mau hư tiếp điểm, đồng thời gây nhiễu vào mạng điện. Ngoài ra, âm thanh hồi chuông mạnh có thể làm giật mình.
Trên hình 6.6 mô tả chuông điện xoay chiều sử dụng 1 cuộn dây. Điện thế nuôi là xoay chiều, có thời điểm I = 0, khi đó nam châm điện không hút lá sắt non gắn trên cần bỳa gừ. Cũn khi I = Imax, nam chõm hỳt. Lũ xo lỏ cũng như trờn, cú tỏc dụng đưa buỏ gừ ra xa khi nam châm không hút cần búa.
Chuông loại này có cấu tạo đơn giản, không có tiếp điểm nên bền hơn.
Hình 6.6. Chuông điện xoay chiều không có tiếp điểm Trên hình 6.7 mô tả chuông điện được sử dụng rộng rãi hiện nay
Chuụng cú cấu tạo gồm 1 cuộn dõy cú 1 lừi sắt non cú thể dịch chuyển bờn trong.
Khi dịch lên sẽ đập vào thanh kim loại A phát một âm thanh, khi dịch xuống sẽ đập vào thanh B phát một âm thanh khác. Với 2 âm thanh khác nhau (bính - bong) tạo thông báo dễ chịu hơn cho gia đình.
Ở trạng thỏi bỡnh thường lũ xo đẩy lừi sắt lờn trờn. Khi nhõn nỳt chuụng, cấp điện cho cuộn dõy, làm hỳt lừi sắt non vào lũng cuộn dõy và gừ vào thanh B. Khi nhả nỳt nhấn, lũ xo đẩy lừi sắt lờn trờn và gừ vào thanh A.
Hình 6.7. Chuông điện xoay chiều phát 2 âm thanh
Chuông điện tử có cấu tạo là một mạch điện tử phát âm thanh. Do kỹ thuật phát triển, có thể tạo chuông báo bằng 1 khúc nhạc, tiếng chim hót,... Hiện nay trong thị trường có loại chuông điện tử “không dây”, trong đó nút nhấn và mạch báo chuông được cấp nguồn tại chỗ.
3.1.4. Bút thử điện a) Cấu tạo
Bút thử điện là dụng cụ kiểm tra sơ bộ bằng mắt trạng thái có điện hoặc không ở điểm cần kiểm tra.
Bút thử điện có cấu trúc gồm vỏ bút, đầu tiếp xúc điện (dạng tuốc nôvít dẹt), điện trở hạn chế (~ M), bóng đèn neon, lò xo và tay cầm (hình 6.8).
Hình 6.8. Cấu tạo bút thử điện b) Nguyên lý hoạt động
Khi tiếp xúc đầu bút vào điểm có điện, dòng điện sẽ đi qua điện trở, bóng neon, lò xo, tay cầm của người và xuống đất. Điện thế đặt trên bóng đèn neon sẽ làm sáng bóng, báo có điện. Điện trở làm hạn chế dòng điện không gây nguy hiểm cho người.
Chú ý: Bút thử điện chỉ dùng để kiểm tra mạng điện dân dụng 220V (110V). Không sử dụng cho lưới điện cao vôn vì sẽ gây nguy hiểm.
3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc một số mạch điện dân dụng khác