2.1. Khí cụ điện đóng cắt
2.1.1. Khí cụ điện đóng cắt bằng tay
a) Công dụng, phân loại, ký hiệu
Cầu dao là một loại khí cụ điện đóng ngắt bằng tay, không thường xuyên các mạch điện có nguồn điện áp cung cấp đến 440V một chiều và 660V xoay chiều.
Cầu dao thường được dùng để đóng ngắt mạch điện công suất nhỏ và khi làm việc không cần thao tác đóng ngắt nhiều lần. Nếu nguồn điện có điện áp cao hơn hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao chỉ được đóng ngắt ở trạng thái không tải (none Load). Vì trong trường hợp này khi ngắt mạch hồ quang sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xúc sẽ bị phá huỷ trong một thời gian rất ngắn và khơi mào cho việc phát sinh hồ quang giữa các pha, từ đó vật liệu cách điện sẽ bị hỏng, nguy hiểm cho thiết bị và người thao tác. Cầu dao cần đảm bảo ngắt điện tin cậy các thiết bị dùng điện ra khỏi nguồn điện áp. Do đó khoảng cách giữa tiếp xúc điện đến và đi, tức chiều dài của lưỡi dao cần phải lớn hơn 50mm.
Tốc độ di chuyển của lưỡi dao tới má tiếp xúc càng nhanh thì tốc độ kéo dài hồ quang càng nhanh, thời gian dập tắt hồ quang càng ngắn. Vì vậy người ta thường làm thêm lưỡi dao phụ (đóng trước, cắt sau) có lò xo bật nhanh ở các cầu dao có dòng điện một chiều lớn hơn 30A.
Đối với cầu dao xoay chiều có dòng điện lớn hơn 75A, hồ quang được kéo dài do tác dụng của lực điện động và được dập tắt ở thời điểm dòng điện qua điểm không, nên không cần kết cấu có lưỡi dao phụ.
Có thể phân loại cầu dao theo các yếu tố khác nhau:
- Theo kết cấu: cầu dao 1 cực, 2 cực, 3 cực. Người ta cũng chia cầu dao ra loại có tay nắm ở giữa hay tay nắm ở bên, ngoài ra còn có cầu dao một ngả và hai ngả.
- Theo điện áp định mức Uđm : loại có Uđm= 250V và Uđm =500V.
- Theo dòng điện định mức Iđm: (15, 25, 30, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 350, 600, 1000)A.
- Theo vật liệu cách điện, có các loại đế sứ, đế nhựa, đế bakêlit, đế đá - Theo điều kiện bảo vệ: loại cầu dao có hộp che chắn, loại không có hộp.
- Theo yêu cầu của người sử dụng: loại có cầu chì bảo vệ, loại không có cầu chì bảo vệ.
Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ:
Hai cực Ba cực
b) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hình dáng và cấu tạo của một vài kiểu cầu dao thông dụng hình 2.6.
Hình 2.1. Cầu dao 3 pha 1. Đế; 2. Lưỡi dao; 3. Má dao
Hình 2.2. Cầu dao có lưỡi dao phụ 1. Lưỡi dao chính; 2. Tiếp xúc tĩnh;
3. Lưỡi dao phụ; 4. Lò xo bật nhanh
Hình 2.3. Hình dạng một số loại cầu dao
- Dòng điện định mức tiếp điểm chính: Iđmcd > Iđmtải
- Tần số dòng điện tiếp điểm chính: 50Hz 60Hz - Tuổi thọ cơ khí (số lần thao tác) 1000 lần đóng cắt.
- Vị trí đặt: Cầu dao thường đặt thẳng đứng, tuy nhiên đôi khi còn phụ thuộc vào không gian đặt thiết bị.
- Dây dẫn nối tới cực chính phải phụ hợp với giá trị dòng điện định mức cho phép đi qua các tiếp điểm chính để đảm bảo an toàn.
d) Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa cầu dao
+ Chuẩn bị dụng cụ, vật tư, thiết bị (cho một bàn thực tập/01 SV)
Bảng 2.1. Bảng kê thiết bị, dụng cụ, vật tư thực hành cầu dao
TT Tên thiết bị Mô tả kỹ thuật S.lượng Đơn vị Ghi chú A Thiết bị, dụng cụ
1 Cầu dao 3 pha 3P - 30A - 600V 01 Cái
2 Cầu dao 1 pha 2P - 20A - 600V 01 Cái
3 Tôvít 4 cạnh 5x100mm 01 Cái
4 Tôvít 2 cạnh 5x100mm 01 Cái
5 Đồng hồ vạn năng Sunwa YX-
960TR
01 Cái
6 Kìm điện 500V, 160mm 01 Cái
B Vật tư
1 Giấy nhám mịn 01 dm2
Trước khi vào thực tập yêu cầu kiểm tra thiết bị, dụng cụ, vật tư:
- Kiểm tra tình trạng thiết bị: Đồng hồ vạn năng làm việc bình thường.
- Kiểm tra dụng cụ: Đầy đủ, đúng yêu cầu kỹ thuật.
- Kiểm tra vật tư: Vật tư đủ, đúng chủng loại yêu cầu.
- Kiểm tra vị trí thực tập: Đảm bảo các thiết bị, dụng cụ đặt gọn gàng, đúng vị trí, dễ thao tác, an toàn, vệ sinh công nghiệp.
+ Trình tự kiểm tra, bảo dưỡng
Bảng 2.2. Trình tự kiểm tra, bảo dưỡng cầu dao
TT Thao tác thực hành Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ thiết bị 1 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật tư
- Nhận từ tủ đồ theo hướng dẫn của giáo viên
- Chuyển các thiết bị về bàn thực tập
- Đúng chủng loại - Đủ số lượng
- Thao tác nhẹ nhàng, cẩn thận
- Đồng hồ vạn năng, cầu dao, kìm, tôvít, giấy nhám...
2 Đọc nhãn, ghi thông số kỹ thuật:
Điện áp, dòng điện, số pha, tần số,
Ghi đúng, đủ
tuổi thọ..
3 Tháo nắp:
- Tháo nắp dưới
- Tháo bulông giữ nắp trên - Ngắt cầu dao để tháo nắp trên
Tháo đúng trình tự Không gẫy, vỡ
Tôvít
4 Kiểm tra tiếp xúc điện má dao - lưỡi dao:
Đóng cầu dao để lưỡi dao tiếp xúc chặt với má dao. Dùng ĐHVN thang đo x1 để đo điện trở 2 đầu đấu dây của từng pha.
Điện trở bằng 0 hoặc rất nhỏ
Đồng hồ vạn năng
5 Kiểm tra cầu chì (nếu có):
Ngắt cầu dao, dùng ĐHVN thang x1 đo 2 đầu cầu chì từng pha
Điện trở bằng 0 hoặc rất nhỏ
Đồng hồ vạn năng
6 Kiểm tra lưỡi dao phụ (nếu có):
- Ngắt cầu dao, dùng ĐHVN thang x1 đo 2 đầu lưỡi dao phụ từng pha - Kiểm tra sự chuyển động của lưỡi dao phụ
- Điện trở rất nhỏ - Lưỡi phụ chuyển động nhẹ nhàng, không kẹt
Đồng hồ vạn năng
Mắt thường
7 Kiểm tra lò xo cắt nhanh (nếu có):
Đóng cầu dao để cả lưỡi dao chính và phụ đều tiếp xúc chặt với má dao. Giật tay nắm của cầu dao để cắt. Lò xo sẽ đẩy mạnh lưỡi dao chính ra rồi kéo luôn lưỡi dao phụ rời khỏi má dao.
Lực đẩy lò xo mạnh, lưỡi dao cắt nhanh
Quan sát bằng mắt thường
8 Lắp lại:
Trình tự lắp: Lò xo cắt nhanh - Lưỡi dao phụ - Cầu chì - Lò xo ép - Nắp trên - Nắp dưới
Đúng trình tự
Lưỡi dao, má dao của từng pha đảm bảo tiếp xúc tốt nhất
Lưu ý: Các kết quả kiểm tra, bảo dưỡng phải ghi vào phiếu luyện tập.
+) Các dạng sai hỏng và biện pháp khắc phục:
Bảng 2.3. Các dạng sai hỏng của cầu dao
TT Sai hỏng thường gặp Nguyên nhân Biện pháp khắc phục
2 Lưỡi dao phụ bị ăn mòn, kẹt
- Do hồ quang
- Trục quay bị ôxi hóa
Nếu lưỡi dao bị ăn mòn ít thì đánh sạch, nhẵn
3 Không cắt nhanh Lò xo hỏng - Thay mới
+) Luyện tập
Quá trình luyện tập và củng cố kiến thức thực hiện theo phiếu luyện tập ở phụ lục 1a.
+) Kiểm tra đánh giá
Kiểm tra đánh giá kết quả thực hành theo phiếu đánh giá ở phụ lục 1b và phụ lục 2.
2. Công tắc
a) Công dụng, phân loại, ký hiệu
Công tắc (CT) là một loại khí cụ điện đóng cắt bằng tay kiểu hộp, dùng để đóng, ngắt, đổi nối không thường xuyên mạch điện có công suất không lớn (dòng điện đến 400A, điện áp một chiều đến 440V và điện áp xoay chiều đến 500V .
Công tắc hộp thường được dùng làm cầu dao tổng cho cho các máy công cụ, dùng đóng mở trực tiếp cho các động cơ điện công suất bé, hoặc dùng để đổi nối, khống chế trong các mạch tự động. Nó cũng được dùng để mở máy, đảo chiều quay, hoặc đổi nối dây quấn stato động cơ từ sao (Y) sang tam giác (). Công tắc hộp làm việc chắc chắn hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn vì thao tác ngắt nhanh và dứt khoát hơn.
Công tắc vạn năng dùng để đóng ngắt, chuyển đổi mạch điện các cuộn dây hút của công tăc tơ, khởi động từ....Nó được dùng trong các mạch điện điều khiển có điện áp đến 440V một chiều và đến 500V xoay chiều, tần số 50Hz.
Công tắc hành trình dùng để đóng gắt mạch điện điều khiển trong truyền động điện tự động hóa... Tuỳ thuộc vị trí cữ gạt ở các cơ cấu chuyển đổi cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động gắt điện ở cuối hành trình để đảm bảo an toàn.
Có nhiều cách để phân loại công tắc
- Theo hình dạng bên ngoài, người ta chia công tắc ra làm ba loại: Loại hở; Loại kín; Loại bảo vệ.
- Theo công dụng, người ta chia công tắc ra làm ba loại:
+ Loại đóng ngắt trực tiếp;
+ Loại đóng cắt chuyển mạch (công tắc vạn năng);
+ Loại công tắc hành trình và cuối hành trình.
Ký hiệu các loại công tắc:
Hình 2.4. Ký hiệu một số loại công tắc
H-a: CT hành trình; H-b: CT 1 pha 1 cực; H-c: CT 1 pha 2 cực; H-d: CT 3 cực;
H-e: CT đảo mạch; H- f: CT xoay, H-g: CT 3 pha; H-h: CT 3 pha 2 ngả b) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Xem xét loại công tắc hộp có phần chính là các tiếp điểm tĩnh 3 gắn trên các vành nhựa bakêlit cách điện 2 có đầu vặn vít chìa ra khỏi hộp. Các tiếp điểm động 4 gắn trên cùng trục và cách điện với trục, nằm trong các mặt phẳng khác nhau tương ứng với các vành 2. Khi quay trục đến vị trí thích hợp, sẽ có một số tiếp điểm động đến tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh, còn số khác rời khỏi tiếp điểm tĩnh. Chuyển dịch tiếp điểm động nhờ cơ cấu cơ khí có núm vặn 5. Ngoài ra còn có lò xo phản kháng đặt trong vỏ 1 để tạo nên sức bật nhanh làm cho hồ quang được dập tắt nhanh chóng.
Hình 2.5. Cấu tạo công tắc xoay
a) Hình dạng chung b) Mặt cắt vị trí đóng c) Mặt cắt vị trí ngắt Chú giải:
1. Vỏ công tắc;
2. Vành nhựa bakêlit cách điện;
3. Tiếp điểm tĩnh 4. Tiếp điểm động;
5. Núm vặn;
6. Đệm cách điện;
7. Trục xoay
Đối với công tắc hành trình gồm đế cách điện trên đó có lắp các cặp tiếp điểm đặt trong hộp. Công tắc này thường lắp ở cuối hành trình. Khi cơ cấu điều khiển tác động lên tay gạt làm cơ cấu truyền động đi xuống mở cặp tiếp điểm trên và đóng và đóng cặp tiếp điểm dưới lại. Sau khi cơ cấu điều khiển nhả ra, lò xo kéo tay gạt và tiếp điểm trở về vị trí ban đầu.
Hình 2.6. Cấu tạo công tắc hành trình Hình dáng một số dạng công tắc:
Hình 2.7. Công tắc xoay Hình 2.8. Công tắc hành trình c) Các thông số kỹ thuật
- Điện áp định mức của công tắc: Uđm Ulưới là giá trị Umax mà vật liệu cách điện của công tắc đảm bảo cách điện an toàn.
- Dòng điện định mức của công tắc: Iđm Itải (là dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm của công tắc)
- Tuổi thọ cơ khí: số lần đóng cắt d) Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa
+ Chuẩn bị dụng cụ, vật tư, thiết bị (cho một bàn thực tập/01 SV)
Bảng 2.4. Bảng kê thiết bị, dụng cụ, vật tư thực hành công tắc
TT Tên thiết bị Mô tả kỹ thuật S.lượng Đơn vị Ghi chú A Thiết bị, dụng cụ
1 Công tắc hạt đơn 10A, 250V 01 Cái 2 Công tắc xoay 3 vị trí 10A, 250V 01 Cái
3 Công tắc hành trình 15A, 480V 01 Cái 1NO+1NC
4 Tôvít 4 cạnh 5x100mm 01 Cái
5 Tôvít 2 cạnh 5x100mm 01 Cái
6 Đồng hồ vạn năng Sunwa YX-
960TR
01 Cái
7 Kìm điện 500V, 160mm 01 Cái
B Vật tư
1 Giấy nhám mịn 01 dm2
Trước khi vào thực tập yêu cầu kiểm tra thiết bị, dụng cụ, vật tư:
- Kiểm tra tình trạng thiết bị: Đồng hồ vạn năng làm việc bình thường.
- Kiểm tra dụng cụ: Đầy đủ, đúng yêu cầu kỹ thuật.
- Kiểm tra vật tư: Vật tư đủ, đúng chủng loại yêu cầu.
- Kiểm tra vị trí thực tập: Đảm bảo các thiết bị, dụng cụ đặt gọn gàng, đúng vị trí, dễ thao tác, an toàn, vệ sinh công nghiệp.
+ Trình tự kiểm tra, bảo dưỡng
Bảng 2.5. Trình tự kiểm tra, bảo dưỡng công tắc
TT Thao tác thực hành Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ thiết bị 1 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật
tư
- Nhận từ tủ đồ theo hướng dẫn của giáo viên
- Chuyển các thiết bị về bàn thực tập
- Đúng chủng loại - Đủ số lượng
- Thao tác nhẹ nhàng, cẩn thận
- Đồng hồ vạn năng, cầu dao, kìm, tôvít, giấy nhám...
2 Đọc nhãn, ghi thông số kỹ thuật: Điện áp, dòng điện, số pha, tần số, tuổi thọ..
Ghi đúng, đủ
3 Tháo công tắc:
- Tháo bulông giữ nắp trên - Tháo nắp trên
Chú ý: Đối với công tắc dùng tai cài để ghép thì dùng tôvít 2 cạnh nhẹ nhàng tháo các tai cài đều từ các phía, tuyệt đối không để gẫy, vỡ tai.
Bật tắt (hoặc vặn, gạt..) để các tiếp điểm tiếp xúc. Dùng ĐHVN thang đo x1 để đo điện trở 2 đầu đấu dây của cặp tiếp điểm.
rất nhỏ
5 Kiểm tra cách điện:
Dùng ĐHVN thang đo x1K đo cách điện của các đầu đấu dây thường mở với nhau và các đầu dây với vỏ
Điện trở 0,5M hoặc rất lớn
Đồng hồ vạn năng
6 Lắp vỏ theo trình tự sau:
Lắp nắp trên - Bắt bulông nắp trên
Đúng trình tự
Lưỡi dao, má dao của từng pha đảm bảo tiếp xúc tốt nhất
Lưu ý: Các kết quả kiểm tra, bảo dưỡng phải ghi vào phiếu luyện tập.
+) Các dạng sai hỏng và biện pháp khắc phục
Bảng 2.6. Các dạng sai hỏng của công tắc
TT Sai hỏng thường gặp Nguyên nhân Biện pháp khắc phục 1 Điện trở từng cặp tiếp
điểm thường đóng rất lớn
- Chưa chuyển sang vị trí đóng
- Cụt tiếp điểm
- Bật lại công tắc - Thay tiếp điểm khác 2 Tiếp điểm bị ăn mòn, kẹt - Do hồ quang
- Trục xoay bị ôxi hóa
Nếu bị ăn mòn ít thì đánh sạch, nhẵn
3 Điện trở tiếp điểm luôn rất nhỏ dù đóng hay mở
- Tiếp điểm bị dính - Thay mới +) Luyện tập
Quá trình luyện tập và củng cố kiến thức thực hiện theo phiếu luyện tập ở phụ lục 1a.
+) Kiểm tra đánh giá
Kiểm tra đánh giá kết quả thực hành theo phiếu đánh giá ở phụ lục 1b và phụ lục 2.
3. Nút ấn
a) Công dụng, phân loại, ký hiệu
Nút ấn (hoặc nút nhấn) là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu, và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển, tín hiệu, liên động, bảo vệ ... Ở mạch điện một chiều (DC) đến 440V và mạch xoay chiều (AC) đến 500V, tần số f = 50, 60Hz.
1 2
3
Nút ấn được dùng thông dụng để khởi động, dừng và đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng và ngắt các mạch cuộn dây hút của Côngtăctơ, khởi động từ mắc ở mạch động lực của động cơ.
Nút ấn thường được đặt ở trên bảng điện điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút ấn.
Nút ấn thường được nghiên cứu chế tạo để làm việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hơi hoá chất và bụi bẩn.
Nút ấn có thể bền tới 1 triệu lần đóng không tải và 200.000 lần đóng ngắt có tải.
Có nhiều cách để phân loại nút ấn:
- Theo hình dáng, người ta chia nút ấn ra làm bốn loại:
Loại hở; Loại bảo vệ; bảo vệ chống nước, chống bụi; bảo vệ chống nổ.
- Theo yêu cầu điều khiển, người ta chia nút ấn ra làm ba loại: loại 1 nút, 2 nút, 3 nút.
- Theo kết cấu bên trong, nút ấn có loại có đèn báo và loại không có đèn báo.
Ngoài ra còn có loại nút ấn có đèn dùng điện áp thấp để có thể theo dõi quá trình thao tác đóng mở; loại nút ấn dùng khoá đóng mở, loại này có hai vị trí: đóng tiếp điểm thì xoay phải, mở tiếp điểm để ngắt mạch thì xoay trái.
Ký hiệu:
1. Nút bấm đơn thường mở;
2. Nút bấm đơn thường đóng;
3. Nút bấm kép.
b) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Nút ấn gồm các bộ phận chính sau: Tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh, lò xo, vỏ.
Hình 2.9. Cấu tạo nút ấn
1. Tiếp điểm động; 2. Tiếp điểm tĩnh; 3. Lò xo
Khi ấn vào đầu nút bấm sẽ làm di chuyển tiếp điểm động 1 rời khỏi tiếp điểm tĩnh 2 (với nút ấn thường đóng) hoặc nối thông cặp tiếp điểm tĩnh (với nút ấn thường mở). Khi thả tay ra, lò xo 3 đẩy nút ấn về trạng thái ban đầu. Ngoài ra, để tăng lực ép tiếp điểm người ta bố trí thêm một lò xo tiếp điểm.
Hình dáng một số dạng nút ấn:
Hình 2.10. Nút ấn đơn NO - NC và nút ấn kép
DM D1M1 D2M2
A A’
A1 A1’
B1 B1’
B B’
C1 C1’
C C’
C1
C1’
C’
C
B1
B1’
B
B’
A
A1 A’
A1’
Hình 2.11. Bộ nút ấn kép 3 nút c) Các thông số kỹ thuật
Điện áp định mức tiếp điểm chính: Uđm > Ulưới Dòng điện định mức tiếp điểm chính: Iđm > Itải
Tần số lưới điện: 50Hz
Tuổi thọ: số lần thao tác: 100.000 lần
Khả năng đóng và cắt (tiếp điểm chính chịu được dòng đóng cắt >1,5 Iđm) d) Tháo lắp, kiểm tra và sửa chữa
+) Chuẩn bị dụng cụ, vật tư, thiết bị (cho một bàn thực tập/01 SV)
Bảng 2.7. Bảng kê thiết bị, dụng cụ, vật tư thực hành nút ấn TT Tên thiết bị Mô tả kỹ
thuật
S.lượng Đơn vị
Ghi chú
A Thiết bị, dụng cụ
1 Nút ấn đơn 10A, 250V 01 Cái 1NC+1NO
2 Bộ nút ấn 3 nút 10A, 250V 01 Bộ FWD+REV+OFF
3 Tôvít 4 cạnh 5x100mm 01 Cái
4 Tôvít 2 cạnh 5x100mm 01 Cái
5 Đồng hồ vạn năng Sunwa YX- 960TR
01 Cái
6 Kìm điện 500V, 160mm 01 Cái
B Vật tư
1 Giấy nhám mịn 01 dm2
Trước khi vào thực tập yêu cầu kiểm tra thiết bị, dụng cụ, vật tư:
- Kiểm tra tình trạng thiết bị: Đồng hồ vạn năng làm việc bình thường.
- Kiểm tra dụng cụ: Đầy đủ, đúng yêu cầu kỹ thuật.
- Kiểm tra vật tư: Vật tư đủ, đúng chủng loại yêu cầu.
- Kiểm tra vị trí thực tập: Đảm bảo các thiết bị, dụng cụ đặt gọn gàng, đúng vị trí, dễ thao tác, an toàn, vệ sinh công nghiệp.
+) Trình tự kiểm tra, bảo dưỡng