Giáo trình Khí cụ điện (Ngành: Điện công nghiệp - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Khí cụ điện (Ngành: Điện công nghiệp - Trung cấp)" được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên nắm được các kiến thức về: Các định nghĩa, các định luật cơ bản, vật liệu dẫn từ liên quan đến nguyên lý hoạt động của khí cụ điện; cấu tạo, nguyên lý làm việc các loại khí cụ điện cơ bản; công dụng của các loại khí cụ điện trong công nghiệp và dân dụng;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Khí cụ điện (Ngành: Điện công nghiệp - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận

i
UBND TỈNH NINH THUẬN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NINH THUẬN * * ** * * GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KHÍ CỤ ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-……. ngày 01 tháng 05 năm 2019. của Trường Cao đẳng Nghề Ninh Thuận Ninh Thuận, năm 2019 ii
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. iii
LỜI GIỚI THIỆU Sự phát triển của các ngành công nghiệp đã tạo ra nhiều chủng loại các máy công nghiệp, thiết bị điện đa dạng, các khí cụ điện được sử dụng để điều khiển, bảo vệ các máy công nghiệp, các thiết bị điện và mạng điện cung cấp cũng phát triển. Việc lựa chọn, lắp đặt, thay thế, kiểm tra, bảo dưỡng khí cụ điện là yêu cầu quan trọng đặt ra đối người nhân viên bảo dưỡng, lắp đặt, vận hành máy công nghiệp, mạng điện nhà máy, tòa nhà. Giáo trình “Khí Cụ Điện” được biên soạn nhằm đáp ứng một phần yêu cầu trên, cho sinh viên chuyên ngành CNKT Điện - Điện tử đang học tại trường Cao Đẳng Nghề Ninh Thuận. Giáo trình “Khí Cụ Điện” được biên soạn thành 4 chương với nội dung sau: Chương 1: cơ sở lý thuyết về khí cụ điện Chương 2: khi cụ diện dong cắt bằng tay. Chương 3: khi cụ diện bảo vệ. Chương 4: khí cụ điện điều khiển. Cuối mỗi chương có câu hỏi ôn tập và bài tập, nhằm củng cố lại các kiến thức đã học và vận dụng kiến thức để làm những bài tập ứng dụng thực tiễn. Với thời gian ngắn biên soạn cuốn giáo trình này chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Tác giả chân thành cảm ơn sự đóng góp ý kiến của đồng nghiệp và độc giả. Ninh Thuận, 09 tháng 05 năm 2019 Tham gia biên soạn Thiên Khương Tùng iv
MỤC LỤC Tựa .....................................................................................................................Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ................................................................................................. iii LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................................... iv MỤC LỤC ............................................................................................................................ v GIÁO TRÌNH HỌC PHẦN ................................................................................................ ix CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN .................................................... 1 1.1. Khái niệm về khí cụ điện ....................................................................................................... 1 1.2. Tiếp xúc điện ......................................................................................................................... 1 1.3. Sự phát nóng của khí cụ điện ................................................................................................ 4 1.4. Các yêu cầu và tiêu chuẩn về khí cụ điện.............................................................................. 6 1.4.1. Các yêu cầu cơ bản về khí cụ điện .................................................................................. 6 1.4.2. Tiêu chuẩn về khí cụ điện ............................................................................................... 7 CHƯƠNG 2: KHI CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT.......................................................................... 8 2.1. Cầu dao .................................................................................................................................. 8 2.1.1. Cấu tạo ............................................................................................................................ 8 2.1.2. Phân loại.......................................................................................................................... 9 2.1.3. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................................... 11 2.1.4. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng................................................................... 11 2.1.5. Sửa chữa cầu dao .......................................................................................................... 12 2.2. Nút ấn ................................................................................................................................... 12 2.2.1. Khái quát và công dụng ................................................................................................ 12 2.2.2. Phân loại và cấu tạo ...................................................................................................... 13 2.2.3. Thông số kỹ thuật và đặc điểm sử dụng ....................................................................... 14 2.2.4. Sửa chữa nút nhấn điều khiển ...................................................................................... 14 2.3. Công tắc ............................................................................................................................... 15 2.3.1. Khái quát và công dụng ................................................................................................ 15 2.3.2. Phân loại và cấu tạo ...................................................................................................... 15 2.4. Bộ khống chế ....................................................................................................................... 18 2.4.1. Công dụng và Phân loại ................................................................................................ 18 2.4.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ khống chế hình trống........................................... 18 2.4.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ khống chế hình cam............................................. 20 2.4.4. Các thông số kỹ thuật của bộ khống chế ...................................................................... 21 2.4.5. Chọn bộ khống chế ....................................................................................................... 21 2.4.6. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng.................................................................... 22 2.4.7. Sửa chữa bộ khống chế .................................................................................................. 22 v
2.5 Công tắc hành trình .............................................................................................................. 22 2.5.1 Khái niệm ....................................................................................................................... 22 2.5.2. Cấu tạo của công tắc hành trình ................................................................................... 22 Ổ cắm/chân cắm: Là nơi chứa các đầu vít của tiếp điểm để kết nối với các tiếp điểm với hệ thống dây điện .................................................................................................................................... 23 2.5.3. Nguyên lí hoạt động của công tắc hành trình ................................................................ 23 2.5.4. Phân loại công tắc hành trình ........................................................................................ 24 2.5.5. Ứng dụng của công tắc hành trình ................................................................................ 24 CHƯƠNG 3: KHÍ CỤ BẢO VỆ ........................................................................................ 25 3.1. Cầu chì ................................................................................................................................... 25 3.1.1 Ký hiệu: ........................................................................................................................... 25 3.1.2. Cấu tạo ........................................................................................................................... 25 3.1.3. Nguyên lý hoạt động và phân loại ................................................................................. 26 3.1.4. Phân loại cầu chì ........................................................................................................... 27 3.1.5. Tính chọn cầu chì ........................................................................................................... 28 3.2 . Aptomat (CB - Circuit Breaker) ............................................................................................. 29 3.2.1. Ký hiệu: ......................................................................................................................... 29 3.2.2. Cấu tạo ........................................................................................................................... 29 3.2.3. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................... 31 3.2.4. Phân loại CB .................................................................................................................. 32 3.3. Rơ le chống giật (Thiết bị chống dòng điện rò- Residual Current Circuit Breaker) ................... 34 3.3.1. Ký hiệu .......................................................................................................................... 34 3.3.2. Khái niệm ....................................................................................................................... 35 3.3.3. Cấu tạo ........................................................................................................................... 35 3.3.4. Nguyên lý hoạt động và phân loại ................................................................................ 36 3.3.5. Tính chọn thiết bị chống rò ........................................................................................... 37 3.4. Role nhiệt .............................................................................................................................. 38 3.4.1.Ký hiệu ............................................................................................................................ 38 3.4.2. Cấu tạo ........................................................................................................................... 38 3.4.3. Nguyên lý hoạt động và phân loại ................................................................................. 39 3.4.4. Tính chọn lựa rơ-le nhiệt ............................................................................................... 40 3.5. Rơle dòng điện ....................................................................................................................... 41 3.5.1. Phân loại, cấu tạo ........................................................................................................... 41 3.5.2. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................................... 42 3.5.3. Thông số kỹ thuật của rơle dòng điện .......................................................................... 43 3.6. Rơ le điện áp ......................................................................................................................... 43 3.6.1. Phân loại, cấu tạo .......................................................................................................... 43 vi
3.6.2. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................................... 44 3.6.3. Thông số kỹ thuật của rơle điện áp .............................................................................. 44 3.7. Rơle tốc độ ............................................................................................................................ 44 3.7.1. Khái quát, phân loại rơle tốc độ ................................................................................... 44 3.7.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động rơle tốc độ kiểu cảm ứng .......................................... 45 3.7.3. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng................................................................... 46 CHƯƠNG 4 : KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ............................................................... 47 4.1. Contactor ............................................................................................................................. 47 4.1.1. Ký hiệu: ......................................................................................................................... 47 4.1.2. Cấu tạo .......................................................................................................................... 47 4.1.3. Phân loại........................................................................................................................ 49 4.1.4. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................................... 50 4.1.5. Các thông số kỹ thuật ................................................................................................... 51 4.2. . Role trung gian (Relay control) ........................................................................................... 51 4.2.1. Ký hiệu: ......................................................................................................................... 51 4.2.2. Khái niệm phân loại ...................................................................................................... 52 4.2.3. Cấu tạo của rơ le trung gian ......................................................................................... 52 4.2.4. Nguyên lý hoạt động ..................................................................................................... 53 4.2.5. Công dụng của rơle trung gian ..................................................................................... 53 4.3. Rơ le thời gian (Timing relay) ............................................................................................. 55 4.3.1. Ký hiệu .......................................................................................................................... 55 4.3.2. Khái niệm ...................................................................................................................... 55 4.3.3. Nguyên lý hoạt động: .................................................................................................... 55 4.3.4. Thông số kỹ thuật ......................................................................................................... 57 4.4. Lắp đặt và vận hành mạch sử dụng các khí điện cơ bản ................................................... 58 4.4.1. Lắp đặt và vận hành mạch khởi động trực tiếp động cơ không đồng bộ 3 pha ......... 58 a. Mạch khởi động trực tiếp động cơ không đồng bộ 3 pha .................................................... 58 b. Mạch khởi động trực tiếp động cơ không đồng bộ 3 pha điều khiển 2 vị trí ........................ 59 c. Mạch khởi động trực tiếp động cơ bơm nước ...................................................................... 61 4.4.2. Lắp đặt, vận hành mạch đảo chiều quay động cơ. ....................................................... 63 a. Mạch đảo chiều gián tiếp động cơ không đồng bộ 3 pha ..................................................... 63 b. Mạch đảo chiều quay trực tiếp động cơ không đồng bộ 3 pha .......................................... 65 4.4.3. Mạch điện điều khiển 3 động cơ hoạt động tuần tự sử dụng nút nhấn ....................... 67 4.4.4. Mạch điều khiển 3 động cơ điện hoạt động tuần tự sử dụng rơ le thời gian ............... 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................. 72 PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 73 vi i
GIÁO TRÌNH KHÍ CỤ ĐIỆN Tên học phần: Khí cụ điện Mã học phần: MĐ - 13 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của học phần: - Vị trí: Học ở học kỳ: 1 - Tính chất: Nội dung học phần cung cấp cho sinh viên những kiến thức, kỹ năng về khí cụ điện đóng cắt, khí cụ điện bảo vệ, khí cụ điện đo lường, khí cụ điện điều khiển. - Ý nghĩa và vai trò của học phần: Đáp ứng cho người học giải quyết công việc trong lĩnh vực lắp đặt tủ điện điều khiển và động lực trong công nghiệp và dân dụng. Mục tiêu của học phần: - Kiến thức:  Trình bày dược các định nghĩa, các định luật cơ bản, vật liệu dẫn từ liên quan đến nguyên lý hoạt động của khí cụ điện.  Phân tích được cấu tạo, nguyên lý làm việc các loại khí cụ điện cơ bản.  Nêu được công dụng của các loại khí cụ điện trong công nghiệp và dân dụng.  Phân loại được các loại khí cụ điện dùng trong công nghiệp và dân dụng. - Kỹ năng:  Đọc được các thông số kỹ thuật của các khí cụ điện thường dùng trong hệ thống điện.  Lựa chọn được các khí cụ điện dùng trong sơ đồ trang bị điện.  Thiết kế được mạch cơ bản có dùng các khí cụ điện.  Lắp đặt và vận hành được mạch khí cụ điện cơ bản. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm:  Bố trí nơi làm việc khoa học, tổ chức làm việc nhóm hợp lí. Rèn luyện thái độ làm việc nghiêm túc, chủ động, tích cực. ix
ii
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về khí cụ điện CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN Giới thiệu: “Chương 1: Cơ sở lý thuyết về khí cụ điện” đề cập một số yêu cầu cơ bản về khí cụ điện, lực điện động sinh ra trong khí cụ điện, sự phát nóng khi khí cụ điện làm việc và các vật liệu trọng yếu để làm khí cụ điện. Mục tiêu: Trình bày dược các định nghĩa, các định luật cơ bản, vật liệu dẫn từ vật liệu dẫn từ liên quan đến nguyên lý hoạt động của khí cụ điện. Phân loại được các khí cụ điện trong công nghiệp và dân dụng. Nội dung chính: 1.1. Khái niệm về khí cụ điện Khí cụ điện là những thiết bị điện dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ các lưới điện, mạch điện, máy điện và các máy móc sản xuất… Khí cụ điện còn dùng để kiểm tra, điều chỉnh các quá trình không điện. Khí cụ điện sử dụng rộng rãi trong dân dụng, trong các công ty, xí nghiệp, trong nhà máy phát điện, trạm biến áp, trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải và quốc phòng… 1.2. Tiếp xúc điện Chỗ tiếp giáp giữa hai vật dẫn điện để cho dòng điện chạy từ vật dẫn này sang vật dẫn kia gọi là tiếp xúc điện. Bề mặt chỗ tiếp giáp của các vật dẫn điện gọi là bề mặt tiếp xúc điện. Các yêu cầu cơ bản của tiếp xúc điện: - Nơi tiếp xúc điện phải chắc chắn, đảm bảo - Mối nối tiếp xúc phải có độ bền cơ khí cao - Mối nối không được phát nóng quá giá trị cho phép - Ổn định nhiệt và ổn định động khi có dòng điện cực đại đi qua - Chịu được tác động của mội trường (nhiệt độ, chất hóa học….) Để đảm bảo các yêu cầu trên, vật liệu dùng làm tiếp điểm có các yêu cầu: - Điện dẫn và nhiệt dẫn cao. - Độ bền chống rỉ trong không khí và trong các khí khác. - Độ bền chống tạo lớp màng có điện trở suất cao. - Độ cứng bé để giảm lực nén. - Độ cứng cao để giảm hao mòn ở các bộ phận đóng ngắt. - Độ bền chịu hồ quang cao ( nhiệt độ nóng chảy). 1
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về khí cụ điện - Đơn giản gia công, giá thành hạ. Một số vật liệu thường được dùng làm tiếp điểm là đồng, bạc, nhôm, Von-fram… Phân loại tiếp xúc điện: Tiếp xúc cố định: Các tiếp điểm được nối cố định với các chi tiết dẫn dòng điện như là: thanh cái, cáp điện, chỗ nối khí cụ vào mạch. Trong quá trình sử dụng, cả hai tiếp điểm được gắn chặt vào nhau nhờ các bu-lông, hàn nóng hay hàn nguội. Hình 1.1 Tiếp xúc cố định Tiếp xúc đóng mở : Là tiếp xúc để đóng ngắt mạch điện. Trong trường hợp này phát sinh hồ quang điện, cần xác định khoảng cách giữa tiếp điểm tĩnh và động dựa vào dòng điện định mức, điện áp định mức và chế độ làm việc của khí cụ điện. Hình 1.2 Tiếp xúc đóng mở Tiếp xúc trượt: Là tiếp xúc ở cổ góp và vành trượt, tiếp xúc này cũng dễ sinh ra hồ quang điện. Hình 1.3 Tiếp xúc trượt Hình thức tiếp xúc: Tiếp xúc điểm: Là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau ở diện tích rất nhỏ được xem là một điểm. Ví dụ: Tiếp xúc giữa mặt cầu với mặt cầu, tiếp xúc giữa mặt cầu với mặt phẳng. 2
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về khí cụ điện Tiếp xúc đường: Là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau trên đường thẳng hoặc đường cong. Tiếp xúc mặt: Là các hình thức 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 máy cắt, cầu dao, aptomat… Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm kiểu bất kì tính theo công thức: K: hệ số phụ thuộc vật liệu và tình trạng bề mặt tiếp điểm F: lực ép vào tiếp điểm (kg) m: hệ số phụ thuộc số điểm tiếp xúc và kiểu tiếp xúc với : Tiếp xúc mặt m = 1 Tiếp xúc đường m = 0,7 Tiếp xúc điểm m = 0,5 Ngoài ra công thức sau được xác định theo kinh nghiệm:  : điện trở suất của vật dẫn (.cm). n: số điểm tiếp xúc. F: lực nén (kg). d là ứng suất chống dập của vật liệu làm tiếp điểm (kg/cm2). Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm ảnh hưởng đến chất lượng của thiết bị điện, điện trở tiếp xúc lớn làm cho tiếp điểm phát nóng. Nếu phát nóng quá mức cho phép thì tiếp điểm sẽ bị nóng chảy, thậm chí bị hàn dính. Trong các tiếp điểm thiết bị điện mong muốn điện trở tiếp xúc có giá trị càng nhỏ càng tốt, nhưng do thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến Rtx nên không thể giảm Rtx cực nhỏ được như mong muốn. Các yếu tố ảnh hưởng điện trở tiếp xúc: - Vật liệu làm tiếp điểm - Lực ép tiếp điểm - Hình dạng của tiếp điểm 3
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về khí cụ điện - Nhiệt độ của tiếp điểm - Tình trạng bề mặt tiếp xúc - Mật độ dòng điện Yêu cầu của vật liệu dùng làm tiếp điểm: - Có độ dẫn điện cao (giảm Rtx và chính là điện trở của tiếp điểm). - Dẫn nhiệt tốt (giảm phát nóng cục bộ của những điểm tiếp xúc). - Không bị oxy hóa (giảm Rtx để tăng độ ổn định của tiếp điểm). - Có độ kết tinh và nóng chảy cao (giảm độ mài mòn về điện và giảm sự nóng chảy hàn dính tiếp điểm đồng thời tăng tuổi thọ tiếp điểm). - Có độ bền cơ cao (giảm độ mài mòn cơ khí giữ nguyên dạng bề mặt tiếp xúc và tăng tuổi thọ của tiếp điểm). - Có đủ độ dẻo (để giảm điện trở tiếp xúc). - Dễ gia công khi chế tạo, giá thành rẻ. 1.3. Sự phát nóng của khí cụ điện Khi khí cụ điện làm việc lâu dài trong các mạch dẫn điện, nhiệt độ của khí cụ điện tăng lên gây tổn thất điện năng dưới dạng nhiệt năng và đốt nóng các bộ phận dẫn điện và cách điện của khí cụ. Vì vậy, khí cụ điện làm việc được trong mọi chế độ khi nhiệt độ của các bộ phận phải không quá những giá trị cho phép làm việc an toàn lâu dài. Bảng1.1 Nhiệt độ cho phép của một số vật liệu Nhiệt độ cho phép Vật liệu làm khí cụ điện (oC) - Vật liệu không bọc cách điện hoặc để xa chất cách điện. 110 - Dây nối ở dạng tiếp xúc cố định. 75 - Vật liệu có tiếp xúc dạng hình ngón. 75 - Tiếp xúc trượt của Cu và hợp kim Cu. 110 - Tiếp xúc má bạc. 120 - Vật không dẫn điện và không bọc cách điện. 110 Nhiệt độ cho phép Vật liệu cách điện Cấp cách nhiệt (oC) - Vải sợi, giấy không tẩm cách điện. Y 90 - Vải sợi, giấy có tẩm cách điện. A 105 - Hợp chất tổng hợp. E 120 - Mica, sợi thủy tinh. B 130 - Mica, sợi thủy tinh có tẩm cách điện F 155 4
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về khí cụ điện - Chất tổng hợp Silic. H 180 - Sứ cách điện. C > 180 t Tổn thất điện năng trong khí cụ điện được tính theo: Q   i 2 .R.t 0 Q : điện năng tổn thất i : dòng điện trong mạch R : điện trở của khí cụ t : thời gian có dòng điện chạy qua o(1  .ñm).l Đối với dây dẫn đồng chất: R  s o : điện trở suất của vật liệu ở 0oC l : chiều dài dây dẫn  : hệ số nhiệt độ của điện trở đm : nhiệt độ cho phép ở chế độ định mức s : tiết diện có dòng điện chạy qua Tùy theo khí cụ điện tạo nên từ các vật liệu khác nhau, kích thước khác nhau, hình dạng khác nhau sẽ phát sinh tổn thất khác nhau Tùy theo chế độ làm việc khác nhau, mỗi khí cụ điện sẽ có sự phát nóng khác nhau. Khi khí cụ điện làm việc lâu dài, nhiệt độ trong khí cụ cụ bắt đầu tăng và đến nhiệt độ ổn định thì không tăng nữa, lúc này sẽ tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh. Hình 1.4 Chế độ làm việc lâu dài của khí cụ điện 5
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về khí cụ điện Hình 1.5 Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ điện Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ là chế độ khi đóng điện nhiệt độ của nó không đạt tới nhiệt độ ổn định, sau khi phát nóng ngắn hạn, khí cụ được ngắt, nhiệt độ của nó sụt xuống tới mức không so sánh được với môi trường xung quanh. Nhiệt độ của khí cụ điện tăng lên trong khoảng thời gian khí cụ làm việc, nhiệt độ giảm xuống trong khoảng thời gian khí cụ nghỉ, nhiệt độ giảm chưa đạt đến giá trị ban đầu thì khí cụ điện làm việc lặp lại. Sau khoảng thời gian, nhiệt độ tăng lên lớn nhất gần bằng nhiệt độ giảm nhỏ nhất thì khí cụ điện đạt được chế độ dừng Hình 1.6 Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại của khí cụ điện 1.4. Các yêu cầu và tiêu chuẩn về khí cụ điện 1.4.1. Các yêu cầu cơ bản về khí cụ điện Khí cụ điện được chế tạo phải sử dụng lâu dài, để đáp ứng được yêu cầu này khi sử dụng khí cụ điện cần chú ý các thông số kỹ thuật của khí cụ điện: - Điện áp định mức của khí cụ điện phải lớn hơn điện áp của lưới điện (Uđmkcđ > Uđmn) - Dòng điện định mức của khí cụ điện phải lớn hơn dòng điện cung cấp cho phụ tải hay thiết bị ( Idmkcđ > Ipt ). 6
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về khí cụ điện - Khí cụ điện phải ổn định nhiệt, ổn định lực điện động. Vật liệu sử dụng để chế tạo khí cụ điện có đặc tính cơ tốt, chịu nhiệt cao, khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch khí điện tác động mà không hư hỏng hay biến dạng… - Vật liệu cách điện tốt, khí cụ điện làm việc chính xác, an toàn, gọn nhẹ, dễ gia công, rẽ tiền, dễ lắp đặt, kiểm tra, vận hành, sửa chữa… 1.4.2. Tiêu chuẩn về khí cụ điện Tiêu chuẩn nhà nước TCVN 3725 – 82 khí cụ điện, điện áp đến 1000V áp dụng cho các khí cụ điện làm việc ở điện áp đến 1000V như: máy cắt tự động và không tự động, cầu dao cách ly, công tắc tơ, khởi động từ, rơle, cầu chảy, điện trở, biến trở và các khí cụ khác. Tiêu chuẩn này quy định phương pháp kiểm tra các thông số điện, sự phát nóng, độ mòn, các kích thước, lực, khối lượng, lắp ráp, tính lắp lẫn và xem xét phía ngoài khí cụ. CÂU HỎI 1. 1. Trình bày một số yêu cầu cơ bản về khí cụ điện? Tại sao phải đảm bảo những yêu cầu đó? 1.2. Sự phát nóng bên trong khí cụ điện gây tác hại gì? Cho biết giải pháp khắc phục? 1.3. Khi đóng hay cắt mạch điện trên một số tiếp điểm của khí cụ điện xảy ra hiện tượng? Hiện tượng đó có gây tác hại gì không? Tại sao? 1.4. Các tác nhân nào gây ra mài mòn tiếp điểm? Giải pháp khắc phục? 7
Chương 2: Khí cụ điện đóng cắt CHƯƠNG 2: KHI CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT Giới thiệu: “Chương 2: Khí cụ điện đóng cắt bằng tay” gồm có các khí cụ điện sử dụng phổ biến trong gia dụng và công nghiệp: cầu dao, công tắc chuyển mạch , nút ấn... Nội dung đề cập đến lý thuyết kết cấu, đặc tính sử dụng, lựa chọn, kiểm tra, bảo dưỡng các khí cụ điều khiển bằng tay. Mục tiêu: Phân tích được cấu tạo, nguyên lý làm việc các loại khí cụ điện đóng cắt. Đọc được các thông số kỹ thuật của các khí cụ điện đóng cắt và bảo vệ thường dùng trong hệ thống điện; Lựa chọn được các khí cụ điện đóng cắt dùng trong sơ đồ điện. Nội dung chính: 2.1. Cầu dao 2.1.1. Cấu tạo Cầu dao là một loại thiết bị khí cụ điện dùng để đóng cắt dòng điện, chuyển mạch bằng tay đơn giản nhất, được sử dụng trong các mạch điện có điện áp nguồn cung cấp đến 220 V điện một chiều và 380 V điện xoay chiều. Cầu dao thường dùng để đóng cắt mạch điện có công suất nhỏ, khi làm việc cầu dao không phải thao tác đóng cắt điện nhiều lần. Cầu dao mắc trên mạch điện cao áp hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao chỉ được phép đóng cắt khi không tải; trong trường hợp này cầu dao làm nhiệm vụ cách ly. Trong mạng điện gia dụng, văn phòng, phân xưởng, công ty xí nghiệp cầu dao ngoài nhiệm vụ đóng cắt mạch điện người ta còn kết hợp với cầu chì để bảo vệ mạch điện khi có sự cố ngắn mạch. Cấu tạo của cầu dao gồm có lưỡi dao1 và 3, hàm dao 2, lò xo 4, đế nắm, vỏ bên ngoài. Lưỡi dao làm bằng vật liệu có tính chất dẫn điện tốt, ít bị ôxy hóa, ít mài mòn chịu nhiệt độ cao, thường sử dụng đồng và hợp kim của đồng để làm lưỡi dao. Đối với cầu dao có công suất trung bình và lớn ngoài lưỡi dao chính còn có lưỡi dao phụ 1 là lưỡi dao chính, 3 là lưỡi dao phụ nhằm đóng cắt dứt khoát, nhanh để hạn chế hồ quang. Hàm dao 2 là hàm dao cũng chế tạo từ đồng và hợp kim của đồng nhưng phải có đặc tính cơ và độ đàn hồi tốt. 8
Chương 2: Khí cụ điện đóng cắt Đế cầu dao là bộ phận định vị hàm dao và lưỡi dao làm bằng sành, sứ hay nhựa tổng hợp . . . Tay nắm là bộ phận liên kết với một đầu của lưỡi dao để tác động đóng mở làm bằng gỗ, nhựa, sành, sứ... Vỏ bên ngoài ngăn chặn tác nhân bên ngoài tác động vào cầu dao.- Ngoài ra nếu cầu dao có yêu cầu bảo vệ ngắn mạch phía sau lưỡi dao được lắp qua cầu chì trước khi cung cấp điện cho phụ tải. Hình 2.1: Cấu tạo cầu dao Để đóng ngắt hai mạch điện khác nhau dùng cầu dao hai ngã (cầu dao đảo hay cầu dao đổi nối). Cầu dao đảo khác cầu dao thường là ở chỗ có hai hệ thống tiếp điểm tĩnh 1 và tĩnh 2 mắc vào hai mạch điện khác nhau, việc đổi nối được thực hiện bằng cách thay đổi trạng thái tiếp xúc giữa lưỡi dao 3 và các tiếp điểm tĩnh khi quay tay cần 4 quanh trục 5. Hình 2.2: Cấu tạo cầu dao hai ngã (đảo) 2.1.2. Phân loại 9
Chương 2: Khí cụ điện đóng cắt Hình 2.3: Hình dạng cầu dao một pha, cầu dao ba pha Theo kết cấu gồm có cầu dao 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực; cầu dao có tay nắm giữa hay ở bên; ngoài ra còn có cầu dao một ngã, cầu dao 2 ngã. Theo điện áp định mức có loại 250 V và 500 V. Theo dòng điện định mức có các loại 15 A, 20 A, 25 A, 30 A, 40 A, 60 A, 75A, 100 A, 150 A, 200 A, 350 A, 600 A, 1000 A. Theo vật liệu của đế cách điện có loại bằng sứ, nhựa, bakelit, đế đá. Theo điều kiện bảo vệ có loại không có hộp và có hộp bảo vệ. Theo yêu cầu sử dụng có loại có cầu chì và loại không có cầu chì bảo vệ. Hình 2.4 : Cầu dao đảo ba pha 10
Chương 2: Khí cụ điện đóng cắt Hình 2.5: Cầu dao có tay nắm ở bên 2.1.3. Nguyên lý hoạt động Cầu dao dùng để đóng cắt mạch điện, chuyển mạch bằng tay đơn giản nhất, được sử dụng trong các mạch điện có điện áp nguồn cung cấp đến 220V điện một chiều và 380V điện xoay chiều. Cầu dao thường dùng để đóng cắt mạch điện có công suất nhỏ, khi làm việc cầu dao không phải thao tác đóng cắt điện nhiều lần. Cầu dao mắc trên mạch điện cao áp hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao chỉ được phép đóng cắt khi không tải; trong trường hợp này cầu dao làm nhiệm vụ cách ly. Trong mạng điện gia dụng, văn phòng, phân xưởng, công ty xí nghiệp cầu dao ngoài nhiệm vụ đóng cắt mạch điện người ta còn kết hợp với cầu chì để bảo vệ mạch điện khi có sự cố ngắn mạch. Thông số kỹ thuật: - Điện áp mà nhà sản xuất ghi trên cầu dao khi sử dụng phải chọn Uđmcd > Uđmn. - Uđmcd: điện áp định mức của cầu dao, (V). - Uđmn: điện áp định mức của nguồn, (V). - Dòng điện định mức do nhà chế tạo ghi trên cầu dao khi chọn cầu dao thì Iđmcd > Ipt - Iđmcd : dòng điện định mức của cầu dao, (A). - Ipt: dòng điện định mức của phụ tải, (A). 2.1.4. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng Những hư hỏng thông thường ở cầu dao là lưỡi dao 1 tiếp xúc không tốt với đầu (ngàm) tĩnh 2, ốc bắt bị lỏng, tình trạng lưỡi dao không bình thường, lò xo của lưỡi dao 11