zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Bài giảng Khí cụ điện - Nguyễn Trường Tuấn

Chia sẻ: Minh Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Báo xấu

219
lượt xem 77
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Khí cụ điện gồm 4 chương, trình bày những khái niệm chung về khí cụ điện; khí cụ điện đóng ngắt điện áp thấp; rơle và các cơ cấu điện tử chấp hành; khí cụ điện đóng ngắt điện áp cao. Mời bạn đọc cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Khí cụ điện - Nguyễn Trường Tuấn

BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN 1.1 Các trạng thái làm việc không bình thường của khí cụ điện. 1.1.1 Trạng thái làm việc bình thường: Khi thiết bị điện làm việc ở trạng thái bình thường thì các thông số kỹ thuật vận hành như: dòng điện, điện áp, công suất .. đều đạt giá trị định mức hoặc trong giới hạn cho phép, vì vậy thiết bị điện vận hành được lâu dài, nhiệt độ không vượt quá giới hạn cho phép, cách điện và tuổi thọ của thiết bị điện được đảm bảo. Nếu một trong các thông số kỹ thuật trên, vận hành vượt quá hoặc giảm quá thấp so với giá trị định mức ghi trên nhãn thiết bị điện thì xem như nó đã chuyển sang trạng thái làm việc không bình thường, có thể dẫn tới làm giảm tuổi thọ hoặc hư hỏng thiết bị điện. 1.1.2 Các trạng thái làm việc không bình thường của khí cụ điện: a. Quá tải: Là trạng thái dòng điện chạy qua thiết bị điện lớn hơn giá trị định mức của nó: (Iđm < Ivh < INmin ) nhưng vẫn nhỏ hơn dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất, làm cho ge nhiệt độ của thiết bị điện vượt quá chỉ số cho phép, dẫn tới cách điện của thiết bị điện mau chóng bị già hoá do nhiệt, nếu thiết bị điện vận hành trong trạng thái quá tải thì tuổi thọ của nó giảm rất nhanh, nguy cơ xảy ra ngắn mạch tăng. b. Quá điện áp: Uvh > U đm le Là trường hợp điện áp đặt vào thiết bị điện lớn hơn giá trị định mức của nó bao gồm : ol - Quá điện áp thiên nhiên (quá điện áp cảm ứng) do sét đánh trực tiếp vào thiết bị điện hoặc do sét cảm ứng trên đường dây, lan truyền vào thiết bị điện. - Quá điện áp nội bộ (quá điên áp thao tác) do việc đóng cắt mạng điện sai quy C trình, quy phạm, hoặc điều chỉnh sai lệch trị số trong vận hành, hoặc do đứt dây trong mạng điện 3 pha 4 dây, do chạm đất 1 pha trong mạng 3 pha 3 dây hoặc do hồ quang điện chập chờn. PD Khi bị quá điện áp thì điện trường có thể vượt quá giới hạn điện trường ion hoá E > Ei gây ra hiện tượng đánh thủng cách điện, làm hư hỏng thiết bị điện. Trong trường hợp quá điện áp không đủ lớn thường gây ra quá tải. c. Kém áp : Uvh < U đm C -Trường hợp điện áp đặt vào thiết bị điện giảm quá thấp so với điện áp định mức của nó thì sẽ gây ra quá tải hoặc có thể gây ra ngắn mạch làm hư hỏng thiết bị điện. 1.1.3. Sự cố trong hệ thống điện: a. Sự cố do ngắn mạch: Định nghĩa: Ngắn mạch là vật dẫn có điện thế khác nhau tiếp xúc trực tiếp với nhau hoặc bị nối tắt qua một vật dẫn khác có điện trở kháng rất nhỏ so với tổng trở toàn mạch. Ngắn mạch được chia ra: - Ngắn mạch 3 pha (ngắn mạch đối xứng) ký hiệu N3. Đó là trường hợp 3 pha bị nối tắt: Nếu xét ở cùng một điểm xảy ra ngắn mạch, thì thường dạng ngắn mạch này có dòng điện lớn nhất. 3 A B C GV: Nguyễn Trường Tuấn 1
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN - Ngắn mạch hai pha ký hiệu N2 là trường hợp 2 pha A và B hoặc B và C hoặc A và C bị nốitắt. 2 A B - Ngắn mạch một pha nối đất ký hiệu N1 là dạng ngắn mạch một pha nối tắt với đất, trong mạng điện có trung tính trực tiếp nối đất 1 A - Ngắn mạch 2 pha nối đất N1-1: ge 1-1 A B b.Sự cố cơ học trong hệ thống điện: le ol Do các nguyên nhân khách quan hoặc chủ quan gây ra bao gồm : - Hư hỏng phần cơ máy phát điện: bó biên, lột biên, vượt tốc... - Hư hỏng đường dây: vỡ sứ, đứt dây, đổ cột, gãy xà... C - Hư hỏng bộ truyền động thiết bị đóng cắt điện, máy biến áp bị chảy dầu .. Tất cả các loại sự cố xảy ra trong hệ thống điện đều phải tạm ngừng cung cấp điện để sữa chữa. PD 1.2 Hồ quang điện: 1.2.1 Khái niệm : Hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khí, chất lỏng hoặc hơi có mật độ dòng điện rất lớn đạt tới hàng chục ngàn A/cm2, làm phát sinh nhiệt độ ở C vùng thân hồ quang rất cao từ (3000 ÷ 10000)0C. 1.2.2 Quá trình hình thành hồ quang : Xét mạch điện đơn giản như hình vẽ: gồm điện áp nguồn U1 xem là không đổi, U2 = I Zt là điện áp hai đầu phụ tải Utx = I. Rtx là điện áp tiếp xúc trên bề mặt tiếp điểm động và tĩnh của công tắc K 2 I 1 K Utx U1 U2 Khi K ở vị trí 1 nếu bỏ qua trở kháng đường dây thì U1= Utx + U2. Khi đóng tại chỗ tiếp xúc xem như một dây dẫn nên Rtx bé (U tx = I.Rtx ≈ 0). Vì vậy U1≈ U2. GV: Nguyễn Trường Tuấn 2
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN Khi cắt điện qua công tắc K tiếp xúc động bắt đầu rời khỏi tiếp xúc tĩnh làm cho diện tích tiếp xúc Stx giảm dẫn đến mật độ dòng điện tăng nhanh và Rtx cũng tăng cao. Điều này khiến Utx tăng do U1 không đổi nên U 2 giảm. Lúc này khoảng hở không khí giữa hai đầu tiếp xúc động và tĩnh rất nhỏ (d
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN Khi hồ quang phát sinh giữa hai đầu tiếp xúc động và tĩnh, do áp lực của không khí hoặc dầu cách điện bị giãn nở và do lực điện từ sẽ đẩy tia hồ quang vào sâu trong khe hở của các cách tử, vì vậy hồ quang bị chia nhỏ, nhanh chóng bị làm nguội và dập tắt. Phương pháp này thường được ứng dụng để dập tắt hồ quang trong các loại aptomat, dao phụ tải, máy cắt dầu .. 1.3.3 Phương pháp thổi bằng từ trường: I I ge Đặt cuộn dây thổi từ cạnh khe hở giữa hai đầu tiếp xúc động và tĩnh như hình vẽ : Dòng điện chạy qua cuộn dây thổi từ nối tiếp với tiếp xúc tĩnh. Từ trường cuộn dây sinh ra như hình vẽ. Khi tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh le hồ quang phát sinh bắt cầu giữa 2 đầu tiếp xúc, lực điện từ do cuộn dây thổi từ sinh ra sẽ đẩy tia hồ quang kéo dài lên phía trên, bị làm nguội và dập tắt. ol Khi dòng điện đổi chiều thì từ trường cuộn dây cũng đổi chiều, do đó lực điện từ F có phương chiều không thay đổi. Phương pháp này thường được sử dụng để dập tắt hồ quang trong máy cắt điện hoặc dao phụ tải. C 1.3.4 Phương pháp dập hồ quang bằng thổi sinh khí : Vật liệu sinh khí thường ở thể rắn, khi bị nhiệt phân do hồ quang nhiệt độ cao, sẽ chuyển sang thể hơi (thăng hoa) làm cho áp suất ở vùng phát sinh hồ quang tăng PD lên rất lớn, có thể đạt tới hàng chục at thổi dập tắt hồ quang. Phương pháp này được ứng dụng để dập tắt hồ quang trong chống sét ống, cầu chì tự rơi.. 1.4 Tiếp xúc điện 1.4.1 Khái niệm : C Tiếp xúc điện là chỗ tiếp xúc của hai hay nhiều vật dẫn, để truyền dẫn dòng điện đi từ vật này sang vật khác. Bề mặt tiếp xúc giữa các vật dẫn được gọi là bề mặt tiếp xúc điện. Tiếp xúc điện là phần rất quan trọng của khí cụ điện, trong quá trình đóng cắt mạch điện, chỗ tiếp xúc của tiếp điểm đóng cắt bị phát nóng cao, bị mài mòn do va đập và ma sát, đặt biệt là sự huỷ hoại của hồ quang điện. 1.4.2 Phân loại tiếp xúc điện: được chia ra làm 3 loại chính sau : Tiếp xúc cố định: Khi hai vật dẫn tiếp xúc không rời nhau bằng bu lông hoặc đinh tán. Ví dụ: Tiếp xúc của kẹp nối dây, tiếp xúc giữa dây dẫn và cốt bắt dây ở sứ xuyên... Tiếp xúc đóng mở: Đó là tiếp xúc giữa tiếp điểm động và tĩnh của các loại khí GV: Nguyễn Trường Tuấn 4
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN cụ điện đóng cắt mạch điện. Ví dụ: Tiếp xúc của tiếp điểm cầu dao, công tắc, aptomat, máy cắt... Tiếp xúc trượt: Đó là dạng tiếp xúc vật dẫn này trượt trên vật dẫn kia. Ví dụ: Chổi than trợt trên cổ góp của máy phát điện hoặc động cơ. ge le * Nếu xét về bề mặt tiếp xúc thì có các dạng sau: - Tiếp xúc điểm: Là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau ở diện tích rất nhỏ đợc ol xem là một điểm. Ví dụ: Tiếp xúc giữa mặt cầu với mặt cầu, tiếp xúc giữa mặt cầu với mặt phẳng trong một số loại Rơle điện từ. C - Tiếp xúc đường: Là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau trên đường thẳng hoặc đường cong. - Tiếp xúc mặt: là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau trên nhiều điểm của mặt phẳng hoặc mặt cong. Ví dụ: Tiếp xúc giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh của PD máy cắt, cầu dao, áptomát... * Một số dạng của tiếp xúc đóng mở thường gặp a. Tiếp điểm kiểu ngón. C b. Tiếp điểm kiểu bắt cầu. GV: Nguyễn Trường Tuấn 5
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN c.Tiếp điểm kiểu cắm d. Tiếp điểm kiểu lưỡi. ge le ol 1.4.3 Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với tiếp xúc điện: - Thực hiện tiếp xúc phải đảm bảo chắc chắn, sức bền cơ khí phải cao. C - Không được phát nóng quá nhiệt độ cho phép khi dòng điện định mức chạy qua. - Phải ổn định nhiệt và ổn định động khi có dòng điện ngắn mạch cực đại chạy qua. PD 1.5 Mạch từ 1.5.1 Khái niệm: Mạch từ là một trong những phần chủ yếu của các máy điện, thiết bị và khí cụ điện.Phần rất lớn của mạch từ làm bằng vật liệu sắt từ nó có thể là một mạch C không phân nhánh( mạch từ man hê tô) hoặc mạch phân nhánh( mạch từ các máy điện quay). 1.5.2 cấu tạo mạch từ: Nơi đặt cuộn dây gọi là lõi mạch từ. Phần thân và gông từ. Nắp mạch từ. Khe hở không khí phụ δp và khe hở không khí chính δc. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây thì sẽ có một từ thông chạy trong mạch từ. Từ thông chính   s  lv Từ thông tản là từ thông đi ra ngoài khe hở không khí chính. Từ thông rò R . GV: Nguyễn Trường Tuấn 6
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN Tõ th«ng rß Tõ th«ng t¶n Lâi Cuén d©y 1.6 Nam châm điện: 1.6.1 Cấu tạo: Nam châm điện là một bộ phận rất quan trọng của khí cụ điện dùng để biến đổi điện năng ra cơ năng trong khí cụ điên. Nam châm điện gồm có hai bộ phận cơ bản đó là: ge + Cuộn dây phần điện. + Mạch từ (lõi thép) Và hai bộ phần này được gọi chung là cơ cấu điện từ. - Lọai có nắp chuyển động: Gồm các phần chính là cuộn dây 1, lõi sắt từ 2 và nắp đậy 3 le ol 3 C  2 PD C 1 - Loại không có nắp: N 2 I S N S Loại này gồm cuộn dây 2 và lõi sắt từ 1. đối với loại này vật liệu sắt thép bị hút được xem như là nắp. GV: Nguyễn Trường Tuấn 7
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN 1.6.2 Phân loại: - Theo tính chất dòng điện: Có loại 1 chiều và loại xoay chiều. Trị số dòng điện trong cuộn dây phụ thuộc vào điện kháng cuộn dây và tỉ lệ với khe hở không khí . - Theo hình dáng: + Loại hút chậm hay hút quay, nắp quay quanh một trục. + Loại hút thẳng: nắp hút thẳng về phía lõi. + Loại hút ống ( hay gọi là loại pittông). - Theo cách đấu cuộn dây: + Đấu nối tiếp: U ge Phụ tải được mắc nối tiếp với cuộn dây còn gọi là cuộn dây dòng điện. + Đấu song song: le ol C Dòng điện trong cuộn dây phụ thuộc vào tham số của cơ cấu điện từ và điện áp PD nguồn điện còn gọi là cuộn dây điện áp. Chương 2: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG NGẮT ĐIỆN ÁP THẤP 2.1 Cầu dao. C Ký hiệu cầu dao 1 pha, 3 pha không có cầu chì và có cầu chì GV: Nguyễn Trường Tuấn 8
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN 2.1.1 Công dụng: Cầu dao là một loại khí cụ điện hạ áp được sử dụng để đóng cắt hoặc đổi nối sơ đồ kết dây của mạch điện thao tác trực tiếp bằng tay. 2.1.2 Phân loại: - Cầu dao một pha, cầu dao ba pha. - Cầu dao một chiều, cầu dao hai chiều - Cầu dao có cầu chì, cầu dao không có cầu chì. - Cầu dao có lưỡi dao phụ và cầu dao không có lưỡi dao phụ. 2.1.3 Cấu tạo một số loại cầu dao thường gặp: Cấu tạo chính của cầu dao gồm : Tiếp xúc động và tiễp xúc tĩnh, cốt bắt dây từ nguồn vào cầu dao và từ cầu dao ra tải, tiếp xúc động thường là lưỡi dao, ngoài ra cầu dao còn có tay đóng cắt bằng vật liệu cách điện là gỗ, sứ, nhựa... để đảm bảo an toàn cho người thao tác, cầu dao còn được bao bọc bằng võ nhựa cách điện. Cầu dao sử dụng trong mạch điện hạ áp thường lắp kèm theo cầu chì để ge bảo vệ quá tải hoặc ngắn mạch. Ưu điểm cầu dao là đơn giản, dễ lắp đặt và dễ thao tác, dễ kiểm tra và sữa chữa, giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi. 2.2 Cầu chì Ký hiệu trong sơ đồ mạch điện 2.2.1 Công dụng: le ol Cầu chì là một loại khí cụ điện được sử dụng để bảo vệ quá tải hoặc ngắn mạch cho thiết bị và lưới điện. C 2.2.2 Nguyên tắc tác động cắt mạch: Cầu chì tác động theo nguyên tắc dựa vào hiệu ứng nhiệt của dòng điện. Khi thiết bị điện hoặc mạng điện phía sau cầu chì bị ngắn mạch hoặc quá tải lớn, PD dòng điện chạy qua dây chảy cầu chì sẽ lớn hơn dòng điện định mức làm cho dây chảy bị đốt nóng chảy, do đó dây chảy bị đứt, cho nên phần lưới điện bị ngắn mạch được tách ra khỏi hệ thống. 2.2.3 Cấu tạo: C Cấu tạo cầu chì gồm các bộ phận chính như sau : - Thân cầu chì được chế tạo từ gốm sứ hoặc nhựa tổng hợp có thể có nắp hoặc không có nắp. - Ốc, đinh vít bắt dây chảy còn được gọi là cốt bắt dây được chế tạo từ kim loại dẫn điện như đồng, bạc, nhôm ... - Dây chảy cầu chì được chế tạo từ hợp kim chì hoặc đồng và còn được chia ra dây chảy nhanh, dây chảy chậm . 2.2.4 Yêu cầu kỹ thuật của cầu chì: + Cầu chì phải được lắp đặt nối tiếp ở dây pha, không lắp đặt ở dây trung tính. + Đặctính A-s của dây chảy cầu chì phải thấp hơn đặc tính A-s của đối tượng được lắp đặt cầu chì được bảo vệ và phải ổn định. + Khi lắp đặt cầu chì bảo vệ phải bảo đảm tính chọn lọc theo thứ tự từ tải về nguồn tức là phần tử nào bị sự cố ngắn mạch hoặc quá tải lớn thì cầu chì bảo vệ nó phải tác động. GV: Nguyễn Trường Tuấn 9
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN + Cầu chì làm việc bảo đảm tin cậy tức là khi phần tử được cầu chì bảo vệ bị quá tải lớn hoặc ngắn mạch, thì cầu chì phải tác động cắt phần tử bị quá tải hoặc ngắn mạch ra khỏi hệ thống điện. Không được từ chối tác động. + Khi cần thay thế sữa chữa cầu chì phải đảm bảo an toàn tiện lợi. 2.2.5 Phân loại cầu chì: 1. Cầu chì hộp . 2. Cầu chì cá. 3. Cầu chì kiểu nắp vặn. 4. Cầu chì kiểu ống sứ. 2.3 Khái niệm chung về aptomat 2.3.1 Công dụng: Áptomát là một loại khí cụ điện đóng cắt và bảo vệ chính trong mạch điện hạ áp. Nó được sử dụng để đóng cắt từ xa và tự động cắt mạch khi thiết bị điện hoặc đường dây phía sau nó bị ngắn mạch hoặc quá tải, quá áp, kém áp, chạm đất ... 2.3.2 Phân loại : ge + Áptomát bảo vệ quá dòng (ngắn mạch hoặc quá tải) + Áptomát bảo vệ quá điện áp. + Áptomát bảo vệ kém áp. + Áptomát bảo vệ chống giật (Aptomát vi sai) + Áptomát bảo vệ vạn năng le 2.4 Các bộ phận chính aptomat bảo vệ quá dòng điện ol 2.4.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo một pha: Khi aptomát đang ở vị tri đóng, tiếp xúc động 2 đóng chặt lên tiếp xúc tĩnh 1, C dòng điện từ nguồn chạy qua tiếp xúc tĩnh , qua tiếp xúc động, qua Rơle dòng điện 10, qua Rơle nhiệt 7, đi về tải. ở chế độ làm việc bình thường thì lực điện từ Rơle dòng điện sinh ra nhỏ hơn lực căng lò xo 8 nên áptomát luôn giữ ở trạng PD thái đóng. C 1. Tiếp xúc tĩnh 2. Tiếp xúc động 3. Gối hướng dẫn GV: Nguyễn Trường Tuấn 10
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN 4. 6. Thanh truyền động 5. Móc hãm 7. Rơle nhiệt 8, 13 Lò xo kéo 9. Gối đỡ 10. Rơle dòng điện 11. Chốt quay 12. Tay thao tác đóng cắt 14. Cách tử dập hồ quang Nếu đường dây hoặc thiết bị điện sau áptomát bị ngắn mạch thì dòng điện chạy qua áptomát sẽ lớn hơn rất nhiều so với dòng điện định mức. Vì vậy dòng điện ở rơle 10 sinh ra sẽ lớn hơn lực căng lò xo 8, cho nên thanh truyền động 6 bị lực điện từ kéo tụt xuống làm cho móc hãm 5 mở ra, khi đó lò xo 13 sẽ kéo thanh truyền động 4 sang trái đưa tiếp xúc động 2 rời khỏi tiếp xúc tĩnh 1, mạch điện được cắt, hồ quang điện phát sinh giữa hai đầu tiếp xúc động và tĩnh được ge cách tử 14 dập tắt. Sau khi kiểm tra khắc phục xong sự cố ngắn mạch ta đóng lại áptomát qua tay thao tác đóng cắt 12. Trường hợp đường dây hoặc thiết bị điện sau khi áptomát bị quá tải sau thời gian t (khoảng 1-2 phút) rơle nhiệt sẽ tác động lên le thanh truyền 6 làm cho móc hãm 5 mở ra. Khi đó lò xo 13 sẽ kéo thanh truyền động 4 sang trái đa tiếp xúc động rười khỏi tiếp xúc tĩnh, nên mạch điện được ol cắt ra. Muốn đóng, cắt mạch thì tác động vào tay thao tác 12 (đẩy lên đóng, đẩy xuống cắt như hình vẽ). C 2.5 Aptomat bảo vệ kém áp và mất điện 2.5.1 Nhiệm vụ: Đóng, cắt và tự động bảo vệ kém áp cho mạch điện hạ áp. PD 2.5.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc: a.Cấu tạo: C GV: Nguyễn Trường Tuấn 11
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN 1. Lò xo kéo ge 2. Gối đỡ trượt 3. Cách tử dập hồ quang 4. Lõi thép non 5. 6. Rơle điện áp Tiếp xúc tĩnh le ol 7. Tiếp xúc động 8. Thanh truyền dộng 9. Chốt quay C 10. Tay thao tác đóng cắt b. Nguyên lý: Nếu áptomát đang ở vị trí đóng nh hình vẽ: tiếp xúc động 7 đóng chặt lên tiếp PD xúc tĩnh 6, mạch điện nối liền, tải có điện. ở trạng thái làm việc bình thường Uvh = U đm thì lực điện từ của rơle điện áp sinh ra lớn hơn lực kéo của lò xo 1 cho nên áptomát được giữ ở vị trí đóng. Khi mạch điện bị kém áp Uvh < Uđm (khoảng 0,8 Uđm) thì lực điện từ rơle C điện áp sinh ra nhỏ hơn lực kéo của lò xo 1. Khi đó lò xo 1 sẽ kéo thanh truyền động 8 sang trái, tiếp xúc động 7 rời khỏi tiếp xúc tĩnh 6, mạch điện được cắt ra, hồ quang phát sinh giữa hai đầu tiếp xúc động và tĩnh được buồng dập hồ quang 3 dập tắt. 2.6 Aptomat bảo vệ áp thấp 2.6.1 Nhiệm vụ: Đóng, cắt và tự động bảo vệ quá điện áp cho mạch điện hạ áp khi Uvh > Uđm 2.6.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc: a. Cấu tạo: GV: Nguyễn Trường Tuấn 12
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN 1. Tay thao tác đóng cắt 2. Chốt quay 3. Tiếp xúc tĩnh ge 4. Tiếp xúc động 5. Rơle điện áp 6. Lõi thép non 7. Cách tử dập hồ quang 8. 9. Gối đỡ trượt Thanh truyền động cách điệnle ol 10. Lò xo kéo b. Nguyên lý làm việc: C Nếu áptomát đang ở vị trí đóng như hình vẽ, tiếp xúc động 4 đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh 3, mạch điện nối liền, tải có điện. ở trạng thái làm việc bình thường Uvh = U đm lực điện từ của cuộn dây điện áp sinh ra nhỏ hơn lực kéo của lò xo 10. PD Vì vậy áptomát được giữ ở vị trí đóng. Khi mạch điện bị quá áp Uvh > U đm (khoảng 1,2 U đm) thì lực điện từ của cuộn dây điện áp lớn hơn lực kéo của lò xo 10. Khi đó lõi thép 6 bị hút chập vào mạch từ rơle điện áp, kéo theo tiếp động 4 rời khỏi tiếp xúc tĩnh 3 mạch điện được cắt C ra, hồ quang phát sinh giữa hai đầu tiếp xúc động và tĩnh được buồng cách tử 7 dập tắt. Muốn đóng hoặc cắt điện khỏi tải thì tác động vào tay thao tác 1 ở vị đóng, cắt như hình vẽ: tay thao tác quay quanh chốt 2 đẩy lên đóng mạch, kéo xuống cắt điện khỏi tải. 2.7 Áptômát vạn năng 2.7.1 Nhiệm vụ: Là một loại áptomát đa chức năng, sử dụng để đóng cắt mạch điện hạ áp tại chỗ hoặc từ xa, và tự đóng cắt mạch khi đường dây hoặc thiết bị điện sau nó : ngắn mạch, quá tải, quá áp, kém áp ... 2.7.2 Cấu tạo: Áptomát này là tổ hợp các loại áptomát : bảo vệ quá dòng, quá áp, kém áp, và có thể điều khiển đóng cắt từ xa nhờ hệ thống nam châm điện điều khiển và đóng cắt mạch. GV: Nguyễn Trường Tuấn 13
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN Do tính chất đặc thù, cấu tạo phức tạp, giá thành cao nên phạm vi sử dụng loại áptomát này rất hạn chế. Thường chỉ được sử dụng lắp đặt trong các nhà máy công nghiệp có yêu cầu cao về chất lượng điện năng và an toàn. 2.8 Công tắc tơ 2.8.1 Công dụng: Công tắc tơ là một loại khí cụ điện hạ áp được sử dụng để điều khiển đóng cắt mạch từ xa tự động hoặc bằng nút ấn các mạch điện lực có phụ tải điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A. Công tắc tơ có hai vị trí đóng- cắt. Tần số có thể đến 1500 lần/giờ. Nhiệm vụ Công tắc tơ là một thiết bị điện đóng cắt điện áp thấp dùng để khống chế tự động và điều khiển xa các thiết bị điện một chiều và xoay chiều có điện áp tới 500V. Công tắc tơ được tính với tần số đóng cắt lớn nhất tới 1500 lần trong một giờ. 2.8.2 Phân loại: ge a. Phân loại theo nguyên lý truyền động: - Công tắc tơ điện từ. - Công tắc tơ kiểu hơi ép. - Công tắc tơ kiểu thuỷ lực. b. Phân loại theo dạng dòng điện: le - Loại công tắc tơ điều khiển điện áp một chiều. ol - Loại công tắc tơ điều khiển điện áp xoay chiều. c. Phân loại theo kiểu kết cấu: C - Công tắc tơ hạn chế chiều cao. - Công tắc tơ hạn chế chiều rộng. 2.8.3 Đặc điểm cấu tạo: PD - Cuộn dây điện áp điều khiển. - Mạch từ chế tạo từ thép kỹ thuật điện. - Vỏ thường chế tạo từ nhựa cứng. - Bộ phận truyền động gồm lò xo và thanh truyền động. C - Hệ thống tiếp điểm thường mở và thường đóng 2.8.4 Nguyên lý làm việc: 6 5 3 2 1 K U Muốn đóng điện cho tải thì đóng khoá K trên mạch điều khiển, cuộn dây công tắctơ sẽ sinh ra lực điện từ hút chập hai nửa mạch từ lại với nhau, vì Ftđ > Flò xo thanh truyền động kéo tiếp xúc động 6 đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh 5, khi đó tiếp GV: Nguyễn Trường Tuấn 14
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN điểm thường đóng mở ra, còn tiếp điểm thường mở đóng lại, mạch điện được nối liền. Muốn cắt điện khỏi tải, ngắt khoá K cuộn dây điện áp mất điện, lực điện từ bị triệt tiêu, lò xo 3 đẩy 2 nửa mạch từ ra xa nhau tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh, mạch điện được cắt. 2.8.5 Các tham số chủ yếu của công tắc tơ: a. Điện áp định mức: là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng cắt, có các cấp : 110V, 220V, 440 V một chiều. và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều. Cuộn hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85% tới 105%. b. Dòng điện định mức: là dòng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian công tắc tơ đóng không lâu quá 8 giờ. Công tắc tơ hạ áp có các cấp dòng thông dụng: 10, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300, 600A. Nếu đặt công tắc tơ trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy ge thấp hơn 10% vì làm mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dòng điện định mức nhỏ hơn nữa. c. Khả năng đóng cắt: là dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính khi cắt và khi đóng mạch. Ví dụ như công tắc tơ xoay chiều dùng để điều khiểnđộng cơ le không đồng bộ ba pha lồng sóc cần có khả năng đóng yêu cầu (3÷7)Iđm. d. Tuổi thọ công tắc tơ: Tính bằng số lần đóng cắt, sau số lần đóng cắt ấy ol công tắc tơ sẽ không dùng được tiếp tục. Hư hỏng có thể do mất độ bền cơ học hoặc bền điện. C e. Tần số thao tác: số lần đóng cắt trong thời gian 1 giờ, bị hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp điểm chính do hồ quang. Có các cấp : 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1200, 1500 lần trên một giờ, tuỳ chế độ công tác của máy sản xuất mà chọn PD công tắc tơ có tần số thao tác khác nhau. 2.8.6 Ưu nhược điểm : Kích thước gọn nhỏ có thể tận dụng khoảng không gian hẹp để lắp đặt và thao tác mà cầu dao không thực hiện được. Điều khiển đóng cắt từ xa, có vỏ ngăn hồ C quang phóng ra bên ngoài nên an toàn tuyệt đối cho người thao tác, thời gian đóng cắt nhanh, vì những ưu điểm trên công tắc tơ được sử dụng rộng rãi điều khiển đóng cắt trong mạch điện hạ áp đặc biệt sử dụng nhiều trong các nhà máy công nghiệp. 2.9 Khởi động từ 2.9.1 Khái niệm và công dụng: Khởi động từ là một loại thiết bị điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng cắt đảo chiều và bảo vệ quá tải (nếu có mắc thêm rơle nhiệt) cho các động cơ rôto dây lồng sóc. Khởi động từ khi có một công tắc tơ gọi là khởi động từ đơn, thường dùng để đóng cắt động cơ điện. Khởi động từ khi có hai công tắc tơ gọi là khởi động từ kép, thường dùng khởi động và điều khiển đảo chiều động cơ điện. Muốn khởi động từ bảo vệ được ngắn mạch phải mắc thêm cầu chì. 2.9.2 Điều khiển động cơ bằng khởi động từ đơn: GV: Nguyễn Trường Tuấn 15
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN a. Công dụng: Khởi động từ đơn là một loại khí cụ điện hạ áp được sử dụng để điều khiển đóng cắt từ xa và bảo vệ quá tải cho động cơ điện. b. Cấu tạo: Khởi động từ đơn gồm một công tắc tơ và một bộ rơle nhiệt ghép lại với nhau(bộ rơle nhiệt có từ 2-3 rơle). a. Sơ đồ mạch điều khiển và nguyên lý làm việc. A B C CD CC N Đ ge K K1 RN2 le K2 RN1 RN3 ol C RN PD ĐC C Trước hết ta đóng cầu dao vì N là nút thường đóng nên khi ta nhấn nút Đ xuống cuộn dây công tắc K có điện sẽ làm đóng các tiếp điểm chính K 2 đồng thời đóng các tiếp điểm duy trì K 1. Lúc này động cơ đã được cấp điện 3 pha nên nó sẽ quay.Muốn dừng ta ấn nút ngắt N cuộn dây K mất điện sẽ mở các tiếp điểm K2 Động cơ quay hết quán tính sẽ dừng.Khi có sự cố quá tải thì các phần tử đốt nóng của rơ le nhiệt sẽ bị cong tác động làm mở các tiếp điểm của rơ le nhiệt trong mạch điều khiển và do đó động cơ mất điện sẽ dừng. d. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng: Khởi động từ ưu điểm hơn cầu dao ở chỗ điều khiển đóng cắt từ xa nên an toàn cho người thao tác đóng cắt nhanh, bảo vệ được quá tải cho động cơ, khoảng không gian lắp đặt và thao tác gọn (một tủ điện có thể lắp đặt nhiều động cơ). Vì vậy được sử dụng rộng rãi cho mạch điện hạ áp. 2.9.3 Điều khiển động cơ bằng khởi động từ kép: a. Công dụng: Khởi động từ kép là một loại khí cụ điện hạ áp được sử dụng để điều khiển đóng cắt, bảo vệ quá tải và đảo chiều quay cho động cơ điện. GV: Nguyễn Trường Tuấn 16
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN b. Cấu tạo: Khởi động từ kép gồm 2 công tắc tơ và một bộ rơle nhiệt ghép lại với nhau. c. Sơ đồ mạch điện và nguyên tắc điều khiển: A B C CD CC C ĐT KN3 KT ge kt1 ĐN KT3 KN kn1 RN1 RN2 kn2 kn2 kt2 kt2 kn2 le kt2 ol C PD Khi đóng cầu dao động cơ vẫn chưa có điện vì tiếp điểm KT2 và KN2 đang C mở. Muốn động cơ quay theo chiều thuận ta nhấn nút điều khiển ĐT thì công tắc tơ KT có điện, sẽ đóng tiếp điểm KT1 để tự duy trì, đóng tiếp điểm KT2 trên mạch động lực, đưa điện vào cho động cơ khởi động đồng thời mở tiếp điểm KT3 khoá không cho điện vào công tắc tơ điều khiển quay ngược KN. Để tránh trường hượp khi động cơ đang quay thuận nếu nhấn tiếp nút điều khiển ĐN sẽ gây ra ngắn mạch. Muốn đảo chiều quay động cơ phải nhấn nút dừng C thì công tắc tơ KT mới mất điện làm tiếp điểm KT1 và KT2 mở ra, tiếp điểm KT3 đóng lại, chờ cho động cơ dừng hẳn, nhấn nút điều khiển ĐN thì công tắc tơ điều khiển quay ngược KN có điện, nó sẽ đóng tiếp điểm KN1 và KN2 đưa điện vào cho động cơ khởi động theo chiều quay ngược lại, đồng thời mở tiếp điểm KN3 khoá không cho điện vào công tắc tơ điều khiển quay thuận. Muốn cắt điện nhấn nút dừng C, công tắc tơ mất điện do đó tiếp điểm KT2 hoặc KN2 sẽ mở ra cắt điện khỏi động cơ. GV: Nguyễn Trường Tuấn 17
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN Nếu động cơ bị quá tải thì rơle nhiệt sẽ tác động mở tiếp điểm RN1 và RN2 công tắc tơ sẽ mất điện do đó KT2 hoặc KN2 mở ra. Nếu động cơ bị ngắn mạch thì cầu chì sẽ tác động cắt mạch. Chương 3. RƠ LE VÀ CƠ CẤU ĐIỆN TỪ CHẤP HÀNH 3.1 Khái niệm chung về rơle điện. 3.1.1 Công dụng : Rơle điện là một loại thiết bị điện tự động, thường được lắp đặt ở mạch điện nhị thứ, dùng để điều khiển đóng cắt hoặc báo tín hiệu, bảo vệ an toàn trong quá trình vận hành của thiết bị điện mạch nhất thứ trong hệ thống điện. 3.1.2 Các bộ phận chính của rơle : a. Cơ cấu tiếp nhận tín hiệu (khối tiếp nhận tín hiệu vào) có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu làm việc không bình thường hoặc sự cố trong hệ thống điện từ BU, BI hoặc các bộ cảm biến điện, để biến đổi thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu cho khối trung gian. ge b. Cơ cấu trung gian (khối trung gian) làm nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu đưa đến từ khối tiếp nhận tín hiệu, để biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho rơle tác động. c. Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành) Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển. le Ví dụ : các khối trong cấu tạo rơle điện từ. ol + Khối tiếp nhận tín hiệu vào là cuộn dây điện từ. + Khối trung gian là mạch từ. C + Khối chấp hành là hệ thống tiếp điểm. PD C 3.1.3 Phân loại rơle điện : Có nhiều loại rơle điện với nguyên lý và chức năng làm việc rất khác nhau được phân thành các nhóm sau : a. Phân loại theo nguyên lý làm việc : Gồm  Rơle điện cơ (rơle điện từ, rơle cảm ứng, rơle từ điện, rơle phân cực ...)  Rơle từ  Rơle nhiệt  Rơle điện tử, bán dẫn, vi mạch.  Rơle số b. Phân loại theo nguyên tắc tác động của cơ cấu chấp hành :  Rơle có tiếp điểm : đóng ngắt mạch bằng tiếp điểm.  Rơle không có tiếp điểm (rơle tĩnh) tác động đóng cắt mạch bằng cách thay đổi tham số điện trở, điện cảm hoặc điện dung. GV: Nguyễn Trường Tuấn 18
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN c. Phân loại theo tín hiệu đầu vào :  Rơle dòng điện  Rơle điện áp  Rơle công suất  Rơle tổng trở d. Phân loại theo vị trí lắp đặt :  Rơle nhất thứ lắp đặt trực tiếp ở mạch động lực  Rơle nhị thứ lắp đặt ở mạch nhị thứ thông qua BU, BI, cảm biến. e. Phân loại theo trị số và chiều của tín hiệu đầu vào : Rơle cực đại Rơle cực tiểu Rơle cực đại, cực tiểu Rơle so lệch Rơle định hướng chiều tiếp nhận tín hiệu đầu vào. 1.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản của rơle điện ge a. Hệ số điều khiển : Pdk K dk  Ptd le Trong đó : Pdk là công suất điều khiển định mức của rơle (chính là công suất của tiếp điểm Rơle). ol Ptd là công suất tác động (công suất khối tiếp nhận tín hiệu vào) loại rơle điện từ chính là công suất của cuộn dây điện từ. C b. Thời gian tác động : Ttd là thời gian kể từ khi khối tiếp nhận có tín hiệu đến khi khối chấp hành làm việc, ví dụ đối với loại rơle điện từ là quãng thời gian từ khi cuộn dây rơle PD có điện đến khi tiếp điểm của nó đóng hoặc mở hoàn toàn. c. Hệ số trở về : Trong đó : Itv là trị số dòng điện trở về xác định bằng cách sau khi tiếp điểm thường mở rơle đóng hoàn toàn, thí nghiệm giảm từ từ dòng điện khởi động đến C khi tiếp điểm rơle mở ra, tại thời điểm đó sẽ đo được Itv. Ktv càng gần 1 thì rơle càng chính xác. IR Kn  I kd d. Độ nhạy của rơle : Trong đó : IR là dòng điện chạy qua rơle khi ngắn mạch cuối vùng bảo vệ. Yêu cầu kỹ thuật đối với sơ đồ bảo vệ chính Kn ≥ 1,5 và đối với sơ đồ bảo vệ dự trữ (dự phòng) K n ≥ 1,2. 3.2 Rơ le điện từ: 3.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc : GV: Nguyễn Trường Tuấn 19
BÀI GIẢNG: KHÍ CỤ ĐIỆN Xét một Rơle như hình vẽ: khi cho dòng điện đi vào cuộn dây nam châm điện thì nắp sẽ chịu một lực hút F. K .i 2 F 2 Lực hút điện từ đặt vào nắp : ge Với δ : khe hở I : dòng điện K : hệ số le Khi dòng điện vào cuộn dây I > Itđ (dòng điện tác động) thì lực hút F tăng dẫn đến khe hở giảm làm đóng tiếp điểm (do tiếp điểm được gắn với nắp). ol Khi dòng điện I ≤ Itv (dòng trở về) thì lò xo F lò xo > F (lực điện từ) và rơle nhả. Tỷ số Itv/Itđ được gọi là hệ số trở về Ktv. Rơle dòng cực đại Ktv < 1 C Rơle dòng cực tiểu Ktv > 1 Rơle càng chính xác thì Ktv càng gần 1.. Hệ số điều khiển rơle : Với Pđk là công suất điều khiển. PD Ptđ là công suất tác động của rơle. Rơle càng nhạy thì K đk càng lớn Khoảng thời gian từ lúc dòng điện I bắt đầu > Itđ thì đến lúc chấm dứt hoạt động của rơle gọi là thời gian tác động ttđ. C Rơle điện từ phân ra làm hai loại : U U2 I  F  K '. 2 R  + Rơle một chiều thì có U là điện áp đặt vào cuộn dây. U2 F  K '. 2 + Rơle xoay chiều : lực F = 0 (tần số 2f) khi I = 0. Giá trị trung bình của lực hút sẽ là : nếu cuộn dây đặt song song với nguồn U thì U2 F  K ". 2 Nam châm xoay chiều khi lực F = 0 lò xo kéo nắp ra do vậy rơle loại này khi làm việc có rung động gây tiếng kêu, để hạn chế người ta sử dụng vòng ngắn mạch . GV: Nguyễn Trường Tuấn 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.