Giáo trình Khí cụ điện (Nghề: Điện - Nước - Trung cấp): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Giáo trình Khí cụ điện (Nghề: Điện - Nước - Trung cấp) được biên soạn dùng cho chương trình dạy nghề Điện - Nước đáp ứng cho hệ đào tạo Trung cấp. Giáo trình kết cấu gồm 13 bài và chia thành 2 phần, phần 2 trình bày những nội dung về: cầu chì và thông số kỹ thuật của cầu chì; áp tô mát, lắp đặt và hiệu chỉnh áp tô mát; rơle nhiệt; công tắc tơ; khởi động từ, tính toán lựa chọn và lắp đặt khởi động từ; rơle thời gian;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Bài 8: Cầu chì

Thời gian:5 giờ

Mục tiêu của bài

- Mô tả cấu tạo, giải thích nguyên lý làm việc và trình bày được công dụng của cầu chì

- Kiểm tra, tháo lắp, hiệu chỉnh và thay thế được các cầu chì

- Tính, chọn chính xác dây chảy cho từng phụ tải cụ thể

- Tuân thủ quy tắc lắp đặt, sửa chữa và thay thế cầu chì

- Tích cực, nghiêm túc trong công việc và luôn tuân thủ các quy tắc an toàn

Trường hợp mạch điện bị quá tải lớn và dài hạn cầu chì cũng tác động, nhưng không nên phát huy tính năng này của cầu chì, vì khi đó thiết bị sẽ bị giảm tuổi thọ ảnh hưởng nghiêm trọng đến đường dây

Các tính chất và yêu cầu của cầu chì:

- Cầu chì có đặc tính làm việc ổn định, không tác động khi có dòng điện mở máy

và dòng điện định mức lâu dài đi qua

- Đặc tính A-s của cầu chì phải thấp hơn đặc tính của đối tượng bảo vệ

- Khi có sự cố ngắn mạch, cầu chì tác động phải có tính chọn lọc

- Công suất của thiết bị càng tăng, cầu chì càng phải có khả năng cắt lớn hơn

- Việc thay thế cầu chì bị cháy phải dễ dàng và tốn ít thời gian

1.2 Công dụng

Cầu chì có đặc điểm là đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt lớn và giá thành hạ nên được ứng dụng rộng rãi

Cầu chì thường dùng để bảo vệ ngắn mạch cho đường dây dẫn, máy biến áp, động

cơ điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng…

2 Phân loại và ký hiệu

trong một khoảng thời gian qui định

Dòng qui ước nóng chảy If là giá trị dòng gây ra hiên tượng nóng chảy trước khi

kết thúc khoảng thời gian qui định

+ Cầu chì loại aM:

Cầu chì loại này chỉ đảm bảo bảo vệ chống ngắn mạch và đặc biệt được sử dụng phối hợp với các thiết bị khác (Công tắc tơ, máy cắt) nhằm mục đích bảo vệ chống các loại quá tải nhỏ hơn 4 Idm vì vậy không được sử dụng độc lập Cầu chì không được chế tạo để bảo vệ chống quá tải thấp

- Dựa vào kết cấu, cầu chì hạ áp chia làm các loại sau:

+ Loại hở: Loại này không có vỏ bọc kín, thường chỉ có dây chảy Đó là những phiến làm bằng chì lá, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhôm lá hay đồng lá mỏng được dập cắt thành các dạng như hình 10.1a Sau đó dùng vít bắt chặt vào các đầu cực dẫn điện đặt trên các bản cách điện bằng sứ, đá…

a)

Hình 8.1: Cầu chì hạ áp loại hở

Dây chảy còn có dạng tiết diện tròn làm bằng chì (hình 10.1b), được thông dụng ở các cỡ 5A, 10A, 15A, 30A

+ Loại vặn: Thường có dạng như

hình vẽ 10.2: Dây chảy 1 nối với nắp 2

ở phía trong Nắp 2 có dạng răng vít để

vặn chặt vào đế 3 Dây chảy bằng

Dây chảy được bắt chặt bằng vít vào phía trong nắp Nó không được chế tạo sẵn

mà tùy nơi sử dụng, thường dùng dây chảy là dây chì tròn hoặc chì lá có kích thước thích hợp

Cầu chì hộp chế tạo theo các cỡ có dòng điện định mức là: 5A, 10A, 15A, 20A, 30A, 60A, 80A, 100A ở điện áp 500V

+ Loại kín trong ống không có thạch anh:

Vỏ làm bằng chất hữu cơ (một loại xenlulô) có dạng

hình ống, thường gọi là cầu chì ống phíp, có hình dạng

chung như hình 10.3

Dây chảy được đặt trong ống kín bằng phíp 1, hai đầu

có nắp bằng đồng 3, có răng vít để vặn chặt kín Dây chảy 5

được nối chặt với các cực tiếp xúc 6 bằng các vòng đệm

đồng 4

Dây chảy của cầu chì này làm bằng kẽm là vật liệu có

nhiệt độ nóng chảy thấp (4200C), lại có khả năng chống gỉ

Nó được dập theo dạng phiến

Quá trình dập hồ quang như sau: Khi xảy ra ngắn

mạch, dây chảy sẽ đứt ra ở chỗ có tiết diện hẹp và phát sinh

hồ quang

Hình 8.3: Cầu chì ống phíp

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao của hồ quang, vỏ xenlulô của ống bị đót nóng sẽ bốc hơi, làm áp lực trong ống tăng lên rất lớn (40÷80 at) sẽ dập tắt hồ quang

+ Loại kín trong ống có cát thạch

anh: Loại này có đặc tính bảo vệ tốt hơn

loại trên, có hình dạng cấu tạo như hình

10.4 Loại này còn gọi là cầu chì ống sứ

Vỏ cầu chì 1 làm bằng sứ có dạng là

hình hộp chữ nhật Trong vỏ có trụ tròn

rỗng để đặt dây chảy 2 dạng lá, sau đó đổ

đầy cát thạch anh 3 Dây chảy được hàn

đính vào đĩa 4 và được bắt chặt vào phiến

5 có cực tiếp xúc 6 Các phiến 5 được bắt

chặt vào ống sứ bằng vít 7 Hình 8.4: Cầu chì ống có cát thạch anh

Ký hiệu cầu chì:

2.2 Cấu tạo

Cầu chì bao gồm các thành phần sau :

- Phần tử ngắt mạch: đây chính là thành phần chính của cầu chì, phần tử

này phải có khả năng cảm nhận được giá trị hiệu dụng của dòng điện qua nó Phần tử này có giá trị điện trở suất rất bé ( thường bằng bạc, đồng, hay các vật liệu dẫn có giá trị điện trở suất nhỏ lân cận với các giá trị nêu trên ) Hình dạng của phần tử có thể ở dạng

là một dây (tiết diện tròn), dạng băng mỏng

- Thân của cầu chì: thường bằng thủy tinh, ceramic (sứ gốm ) hay các vật liệu khác tương đương Vật liệu tạo thành thân của cầu chì phải đảm bảo được hai tính chất :

+ Có độ bền cơ khí

+ Có độ bền về điều kiện dẫn nhiệt , và chịu đựng được các sự thay đổi nhiệt độ đột ngột mà không hư hỏng

- Vật liệu lấp đầy: ( bao bọc quanh phần tử ngắt mạch trong thân cầu chì )

thường bằng vật liệu silicat ở dạng hạt, nó phải có khả năng hấp thu được năng lượng sinh ra do hồ quang và phải đảm bảo tính cách điện khi xảy ra hiện tượng ngắt mạch

- Các đầu nối : Các thành phần này dùng định vị cố định cầu chì trên các

thiết bị đóng ngắt mạch; đồng thời phải đảm bảo tính tiếp xúc điện tốt

chạy qua (đặc tính ampe - giây) Để có tác dụng bảo vệ, đường ampe - giây của cầu chì

tại mọi điểm phải thấp hơn đặc tính của đối tượng cần bảo vệ

- Đối với dòng điện định mức của cầu chì: năng lượng sinh ra do hiệu ứng Joule - Lenx khi có dòng điện định mức chạy qua sẽ tỏa ra môi trường và không gây nên sự nóng chảy, sự cân bằng nhiệt sẽ được thiết lập ở một giá trị mà không gây sự già hóa hay phá hỏng bất cứ phần tử nào của cầu chì

- Đối với dòng điện ngắn mạch của cầu chì: sự cân bằng trên cầu chì bị

phá hủy, nhiệt năng trên cầu chì tăng cao và dẫn đến sự phá hủy cầu chì

Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt với dòng điện chạy qua ( Đặc tính Ampe – giây, như hình 10.5)

8.5 Đặc tính Ampe-giây của cầu chì

Để có tác dụng bảo vệ đường đặc tính Ampe - giây của cầu chì (đường 2) tại mọi điểm phải thấp hơn đường đặc tính của đối tượng được bảo vệ (đường 1) Đường đặc tính thực tế của cầu chì là (đường 3) Trong miền quá tải lớn (vùng B) cầu chì bảo vệ được đối tượng Trong miền quá tải nhỏ (vùng A) cầu chì không bảo vệ được đối tượng Trong thực tế khi quá tải (1,5  2) Iđm sự phát nóng của cầu chì xảy ra chậm và phần lớn nhiệt lượng đều toả ra môi trường xung quanh Do đó cầu chì không bảo vệ được quá tải nhỏ

3 Thông số kỹ thuật của cầu chì

Bảng thông số kỹ thuật của một số cầu chì

Dòng chảy và không chảy của cầu chì

Loại Dòng định mức I(A) dm không chảy IDòng qui ước

nf

Dòng qui ước chảy If

Thời gian qui ước (giờ)

Điện áp và dòng điện của dây chảy cầu chì hạ áp do hãng ABB chế tạo

Điện áp xoay chiều (V) 230, 400, 500, 690, 750, 1000

Điện áp một chiều (V) 220, 440, 500, 600, 750, 1200, 1500, 2400, 3000 Dòng định mức (A) 160, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125,

Số liệu kỹ thuật của dây chảy cầu chì tròn

Chiều dày e, (mm) Tiết diện (mm2)

Thông số kỹ thuật cầu chì loại tác động nhanh

Dùng để bảo vệ chỉnh lưu bán dẫn đối với dòng điện ngắn mạch, cỡ dòng điện định mức từ 10 đến 65A

Dòng điện

định mức

Tiếp điểm chính

2302 0,03

2303 0,03

2304 0,05

2305 0,05

2306 0,05

2307 0,12

2308 0,12

2309 0,05

4 Tính toán lựa chọn và lắp đặt cầu chì

Mục tiêu:Tính toán, lựa chọn và lắp đặt được cầu chì cho phụ tải đảm bảo đúng thông số

và quy cách

4.1. Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt

Cầu chì được chọn theo 2 điều kiện sau:

UđmCC  UđmLD

Iđm  Itt

Trong đó:

+ UđmCC : điện áp định mức của cầu chì

+ Iđm: dòng định mức của dây chảy (A), nhà chế tạo cho theo các bảng

+ Itt: dòng điện tính toán là dòng lâu dài lớn nhất chạy qua dây chảy cầu chì (A) Với thiết bị một pha (ví dụ các thiết bị diện gia dụng), dòng tính toán chính là dòng định mức của thiết bị điện:

 cos

*

dm

dm đmtb

tt

U

p I

I  Trong đó: + Idmtb: Là dòng định mức của thiết bị (A)

+ Uđm: điện áp pha định mức bằng 220V

+ cos: lấy theo thiết bị điện

Với đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh: cos = 1

Với quạt, đèn tuýp, điều hoà, tủ lạnh, máy giặt: cos = 0,8

Khi cầu chì bảo vệ lưới ba pha, dòng tính toán xác định như sau:

3* dm*cos

dm tt

U

P

I 

Trong đó: Uđm: điện áp dây định mức của lưới điện bằng 380V

Cos: lấy theo thực tế

4.2 Cầu chì bảo vệ một động cơ

Cầu chì bảo vệ một động cơ chọn theo hai điều kiện sau:

I dmI ttK t*I dmD

dmD mm mm dm

I K I

U

P

I Trong đó:

Uđm= 380V là điện áp định mức lưới hạ áp của mạng 3 pha 380V

Cos: hệ số công suất định mức của động cơ, nhà chế tạo cho thường bằng 0,8 : hiệu suất của động cơ

Kmm: hệ số mở máy của động cơ do nhà chế tạo cung cấp, thường Kmm= (4 7) : hệ số lấy như sau:

Với động cơ mở máy nhẹ hoặc mở máy không tải (máy bơm, máy cắt gọt kim loại), lấy = 2,5

Với động cơ mở máy nặng hoặc mở máy có tải (cần cẩu, cần trục, máy nâng),

=1,6

4.3 Cầu chì bảo vệ 2, 3 động cơ

Trong thực tế, cụm hai, ba động cơ nhỏ hoặc cụm động cơ lớn cùng một, hai động

cơ nhỏ ở gần có khi được cấp điện chung bằng một cầu chì Trường hợp này cầu chì cũng được chọn theo hai điều kiện sau:

mm dm

I K I

: lấy theo tính chất của động cơ mở máy

Bài 9: Áp tô mát

Thời gian: 6 giờ

Mục tiêu của bài

- Mô tả cấu tạo, giải thích nguyên lý làm việc và trình bày được công dụng của áp tô mát

- Kiểm tra, lắp đặt, hiệu chỉnh và thay thế được các áp tô mát

- Tính, chọn chính xác dòng tác động của áp tô mát cho từng phụ tải cụ thể

- Tuân thủ quy tắc lắp đặt, sửa chữa và thay thế áp tô mát

- Nghiêm túc trong công việc và luôn tuân thủ các quy tắc an toàn

Nội dung chính

1 Khái quát và công dụng

1.1 Khái quát

Áp tô mát là khí cụ điện dùng để tự động cắt mạch điện bảo vệ quá tải, ngắn

mạch, sụt áp… và là khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện (một pha, ba pha)

Áp tô mát có tên tiếng Anh là: Circuit Breaker – viết tắt là CB, tên khác như : Disjonteur (tiếng Pháp) …

Hình 9.1: Hình ảnh của các laọi áp tô mát bảo vệ dòng điện cực đại và bảo vệ điện áp thấp 1 pha, 2 pha, 3 pha, 3 pha 4 dây

2 Phân loại, ký hiệu

2.1 Phân loại

+ Dựa vào chức năng bảo vệ, người ta chia áp tô mát thành các loại sau:

- Áp tô mát bảo vệ dòng điện cực đại

- Áp tô mát bảo vệ dòng điện cực tiểu

- Áp tô mát bảo vệ điện áp cực đại

- Áp tô mát bảo vệ điện áp cực tiểu

- Áp tô mát bảo vệ dòng điện ngược

+ Phân loại theo kết cấu, người ta chia áp tô mát thành các loại sau:

- Áp tô mát 1 cực (1P)

- Áp tô mát 2 cực (2P)

- Áp tô mát 3 cực (3P)

- Áp tô mát 4 cực (4P)

+ Theo thời gian thao tác người ta chia Áptômát ra làm 2 loại:

- Loại tác động tức thời (nhanh)

- Loại tác động không tức thời

Trong một vài trường hợp có yêu cầu bảo vệ tổng hợp (cực đại theo dòng điện, cực tiểu theo điện áp) ta có loại áptômát vạn năng

3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

- Tiếp điểm: Áp tô mát thường được chế tạo có 2 cấp tiếp điểm (chính và hồ quang), hoặc 3 cấp tiếp điểm (chính, phụ và hồ quang) Khi đóng mạch tiếp điểm hồ quang đóng trước tiếp theo là tiếp điểm phụ và sau cùng là tiếp điểm chính Khi cắt mạch thì ngược lại tiếp điểm chính mở trước rồi tiếp điểm phụ và sau cùng là tiếp điểm

hồ quang Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hỏng tiếp điểm chính

Tiếp điểm thường được làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ quang như: Ag - W,

- Cơ cấu truyền động cắt Áp tô mát

Truyền động cắt áp tô mát thường có hai cách: bằng tay và bằng cơ điện (điện từ) Điều khiển bằng tay được thực hiện với các áp tô mát có dòng điện định mức không lớn hơn 600A Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các

Áp tô mát có dòng điện lớn hơn (đến 1000A)

Hình 11.4 (a) cơ cấu điều khiển Áptômát cắt bằng nam châm điện có những khớp

tự do

Khi đóng bình thường (không có sự cố), các tay đòn (2) và (3) được nối cứng vì tâm xoay O nằm thấp hơn đường nối hai điểm O1 và O2 Giá đỡ (5) làm cho hai tay đòn không gập lại được Ta nói điểm O ở vị trí chết

Khi có sự cố, phần ứng (6) của nam châm điện (7) bị hút đập vào hệ thống tay đòn (2) , (3) làm cho điểm O thoát khỏi vị trí chết Điểm O sẽ cao hơn đường nối O1O2 lúc này tay đòn (2) , (3) không được nối cứng nữa Các tiếp điểm sẽ nhanh chóng mở ra dưới tác dụng của lò xo kéo tiếp điểm (hình 11.4 b) Muốn đóng Áp tô mát lại ta phải kéo tay đòn (4) xuống phía dưới như (hình 11.4 c) sau đó mới đóng vào được

- Móc bảo vệ

Áp tô mát tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ, gọi là móc bảo vệ:

Móc bảo vệ quá tải (còn gọi là quá dòng điện) để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị quá tải, đường thời gian – dòng điện của móc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng cần bảo vệ Người ta thường dùng hệ thống điện từ và rơle nhiệt làm móc bảo vệ đặt bên trong áp tô mát

Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch điện chính Khi dòng điện vượt quá trị số cho phép thì phần ứng bị hút và móc sẽ đập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của áp tô mát mở ra như (hình 11.4) ở trên Điều chỉnh vít để thay đổi lực kháng của lò xo, ta có thể điều chỉnh được giá trị dòng điện tác động Để giữ thời gian trong bảo vệ kiểu điện từ, người ta thêm một cơ cấu giữ thời gian (ví dụ bánh xe răng như trong cơ cấu đồng hồ)

Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn, có kết cấu tương tự như rơle nhiệt có phần tử

Hình 9.4: Cơ cấu truyền động cắt áp tô mát

đốt nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép giản nở làm nhả khớp rơi tự

do để mở tiếp điểm của áptômát khi có quá tải Kiểu này có nhược điểm là quán tính nhiệt lớn nên không ngắt được dòng điện tăng vọt khi có ngắn mạch, do đó chỉ bảo vệ được dòng điện ngắn mạch

Vì vậy người ta thường sử dụng tổng hợp cả móc bảo vệ kiểu điện từ và móc kiểu rơle nhiệt trong một áp tô mát Loại này thường được dùng ở áp tô mát có dòng điện định mức đến 600A

Móc bảo vệ sụt áp (còn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thường dùng kiểu điện từ Cuộn dây mắc song song với mạch điện chính

3.2 Nguyên lý làm việc

Nguyên lý cấu tạo của áp tô mát như hình vẽ 11.5

Lúc mạng điện bình thường, các chi tiết ở vị trí như hình vẽ, mạch được đóng kín Khi mạch bị ngắn mạch (hoặc quá tải), dòng điện tăng cao nên Rơle dòng điện (5)

sẽ hút lá sắt non (8) làm tay đòn (4) tác động vào cần răng (3) làm nhã móc (2) Dưới lực kéo của lò xo (11) bộ phận tiếp xúc sẽ mở ra và mạch bị cắt

Tương tự khi sụt áp, Rơle điện áp (6) sẽ nhã lá sắt non (9) Dưới lực kéo của lò xo (10) lá sắt non đảy tay đòn tác động vào cần răng và móc (2) cũng bị nhã, mạch điện cũng bị cắt

- Áp tô mát bảo vệ dòng cực đại

Sơ đồ nguyên lý của CB bảo vệ dòng điện cực đại được trình bày trên hình vẽ 11.6

Hình 9.5: Nguyên lý cấu tạo áp tô mát

1 Bộ phận tiếp xúc 4 Tay đòn 7 Trục quay

2 Móc răng 5 Rơle dòng điện 8, 9 Lá sắt non

3 Cần răng 6 Rơle điện áp 10,11 Lò xo

Hình 9.6 : Sơ đồ nguyên lý CB bảo vệ quá dòng điện

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái

đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động

Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 sinh ra lực từ nhưng không thắng lực lò xo 6

Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3, móc 2 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt

- Áp tô mát bảo vệ sụt áp

Sơ đồ nguyên lý của CB bảo vệ sụt áp được trình bày trên hình vẽ 11.7:

Hình 9.7: Sơ đồ nguyên lý CB bảo vệ sụt áp

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái

đóng tiếp điểm nhờ móc 7 khớp với móc 8 cùng một cụm với tiếp điểm động

Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 và phần ứng 10 hút lại với nhau thắng lực lò xo 9 Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bật lên, móc 7 thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt

- Áp tô mát bảo vệ quá áp

Sơ đồ nguyên lý của CB bảo vệ quá áp được trình bày trên hình vẽ 11.8:

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái

đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động

Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 hút nhau nhưng không thắng lực lò xo 6 Khi điện áp tăng quá mức cho phép, nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 thắng lực lò xo 6 làm bật móc chốt 3 lên, móc 2 thả tự do, lò xo

1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt

Hình 9.8: Sơ đồ nguyên lý CB bảo vệ quá điện áp

- Áp tô mát bảo vệ dòng điện thấp

Sơ đồ nguyên lý CB bảo vệ thấp dòng như hình vẽ 11.9

Hình 9.9: Sơ đồ nguyên lý CB bảo vệ thấp dòng

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái

đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động

Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 sinh ra lực từ hút phần ứng 4 thắng lực lò xo 6

Khi dòng điện trong mạch xuống thấp quá mức cho phép, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 không thắng lực lò xo 6, dưới tác dụng lực lò xo 6 làm cho phần ứng 4 bị kéo lên trên làm bật nhả móc 3, móc 2 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt

4.Một số loại áptômát thường sử dụng

4.1 Áptômát vạn năng có các phần tử bảo vệ điện tử, nhiệt

Loại này thường có bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ mất điện áp Nó không có vỏ, dùng để đặt trong các trạm hạ áp, các trạm phân phối

Hình 11.10 trình bày nguyên lý cấu tạo của áptômát vạn năng có dòng điện định mức lớn hơn 200A ở trạng thái ngắt

1 Tiếp điểm dập hồ quang

2 Buồng dập hồ quang

3 Tiếp điểm làm việc

4 Cuộn dây nóng

5 Rơle nhiệt 6,7 Cơ cấu tự do tuột khớp

8 Rơle dòng điện cực đại 9,10 Rơle điện áp

11 Cuộn dây cắt từ xa

12 Cần đóng cắt (tay gạt)

13 Gối tựa

Hình 9.10 Nguyên lý cấu tạo áptômát vạn năng

Nếu quay tay gạt 12 đi một góc (đến vị trí đóng) hoặc điều khiển từ xa bằng hệ thống điện từ 4, thanh 6,7 sẽ ép lên thanh gắn các tiếp điểm quay quanh trục O1 Lần lượt các tiếp điểm hồ quang 1 và tiếp điểm làm việc 3 đóng, mạch điện được đóng hoàn toàn Khi có sự cố các phần tử bảo vệ cần tác động sẽ đẩy cơ cấu tự do tuột khớp (thanh

6, 7) lò xo 9 sẽ kéo gắn thanh gắn tiếp điểm động, lần lượt tiếp điểm làm việc 3, sau đó tiếp điểm hồ quang 1 mở ra Hồ quang xuất hiện trên tiếp điểm 1 và nhanh chóng được dập tắt nhờ buồng dập hồ quang 2

4.2 áptômát định hình

Loại áptômát này thường có dòng điện định mức đến 1600A, dùng cho cả mạch điện xoay chiều và một chiều Hình 11.11 trình bày nguyên lý cấu tạo của áptômát định hình Loại này thường chỉ có rơle nhiệt và rơle dòng điện cực đại để bảo vệ quá tải và ngắn mạch

Hình 9.11 Cấu tạo áptômát định hình

4.3 Áp tô mát bảo vệ dòng cực đại

Hình 9.12 Áp tô mát bảo vệ dòng điện cực đại

a Hình ảnh một số áp tô mát bảo vệ dòng cực đại; b Cấu tạo bên trong của áp tô mát dòng điện cực đại

1 Lõi thép tĩnh rơ le dòng điện; 2 Lõi thép động; 3 Cuộn dây dòng; 4 Tiếp điểm động; 5 Tiếp điểm tĩnh; 6 Buồng dập hồ quang; 7-9 Cầu đấu điện vào và ra; 8 Lẫy tác động

d Áp tô mát chống giật

Hình 9.13 Áp tô mát chống giật 3 pha

5 Tính toán lựa chọn áp tô mát

Việc lựa chọn Áptômát chủ yếu dựa vào:

+ Dòng điện tính toán đi trong mạch

+ Dòng điện quá tải

+ Điện áp mạng

+ Tính thao tác có chọn lọc

Ngoài ra lựa chọn áptômát còn phải căn cứ vào tính chất làm việc của phụ tải là áptômát không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn thường xẩy ra trong điều kiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động dòng điện đỉnh của phụ tải

Yêu cầu chung là dòng điện là dòng điện định mức của móc bảo vệ ICB không được bé hơn dòng điện tính toán Itt của mạch

I đmCB  I tt

Ichỉnh định = (1,25  1,5) IttTùy theo đặc tính của phụ tải ta chọn dòng điện định mức bảo vệ bằng 125%, 150% hay lớn hơn với dòng điện tính toán mạch

Sau cùng Áptômát được chọn theo các số liệu kỷ thuật đã cho của nhà chế tạo Áptômát được chọn theo các tiêu chuẩn sau:

(1) - lò xo (2) - ngàm (3) - lẫy (4) - lò xo

(5) - lõi thép (6) - cuộn dây (7) – lõi thép (8) - cuộn dây thứ cấp

Hình 9.14: Cấu tạo của áp tô mát chống giật 1 pha

6 Lắp đặt và hiệu chỉnh áp tô mát

Mục tiêu: Lắp đặt, thay thế được áp tô mát

Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng áp tô mát

6.1 Hiện tượng, nguyên nhân gây hư hỏng thường gặp đối với áp tômát

TT Hiện tượng Nguyên nhân gây ra hư hỏng

1 Một pha của áptômát không

thông mạch

Do tiếp xúc tại vị trí tiếp điểm động

và tĩnh của một pha gây ra

2 Thông mạch ở hai pha cạnh nhau Do cách điện của vỏ giữa pha bị đánh

6.2 Dụng cụ, thiết bị, vật liệu

- Dụng cụ tháo lắp, dụng cụ làm sạch

- Đồng hồ vạn năng, đồng hồ Ômmet, đồng hồ Mêgômmét

6.3 Các bước sửa chữa áptômát

Bước 1: Tháo áptômát ra khỏi bảng điện:

- Tháo dây đấu vào áptômát

- Tháo vít giữ đế áptômát

- Đưa áptômát ra ngoài

Bước 2: Làm sạch bên ngoài:

- Dùng dụng cụ làm sạch, giẻ lau… để làm sạch bên ngoài

- Yêu cầu làm sạch hết bụi bẩn, dầu mỡ bám vào áptômát nhiệt

- Đảm bảo nơi làm việc khô ráo, sạch sẽ

Bước 3: Tháo các chi tiết ra ngoài:

- Làm sạch các tiếp điểm, rơle dòng, cần tác động

Chú ý: Cẩn thận không làm biến dạng các chi tiết rất nhỏ nên khi tháo cần để áp tô mát trên một tấm bìa khổ A0

Bước 5: Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của áptômát

- Kiểm tra vỏ áptômát: kiểm tra cách điện của vỏ

- Kiểm tra hệ thống bảo vệ áptômát:

+ Dùng đồng hồ Ômmét kiểm tra: kiểm tra điện trở của rơle dòng

+ Kiểm tra thông số tác động của rơle dòng

- Kiểm tra hệ thống tiếp điểm

+ Quan sát, kiểm tra sự rạn nứt, rỗ, biến dạng của tiếp điểm động và tĩnh

+ Kiểm tra gen của vít và đai ốc, độ tiếp xúc giữa hai cặp tiếp điểm tĩnh

+ Kiểm tra hệ thống dập hồ quang

+ Kiểm tra hệ thống lò xo phản hồi và hệ thống điều chỉnh dòng

Bước 6: Sửa chữa các hư hỏng

6.4 Ra quyết định

1 Khi buông tay khỏi núm tác động,

áptômát trở lại trạng thái mở

Do lẫy tác động bị hỏng

2 Một pha áptômát không thông mạch Do tiếp xúc của pha trên đoạn từ đầu

vào đến đầu ra của áptômát

e Lắp áptômát

Trình tự lắp áptômát ngược lại với trình tự tháo

Bài 10: Rơ le nhiệt

Thời gian: 6 giờ

Mục tiêu của bài

- Mô tả cấu tạo, giải thích nguyên lý làm việc và trình bày được công dụng của rơ le nhiệt

- Kiểm tra, lắp đặt, hiệu chỉnh và thay thế được các rơ le nhiệt

- Tính, chọn chính xác thông số rơ le nhiệt cho từng phụ tải cụ thể

- Tuân thủ quy tắc lắp đặt, sửa chữa và thay thế rơ le nhiệt

- Có tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp

Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì nó có quán tính nhiệt lớn, phải có thời gian để phát nóng Do đó nó chỉ tác động sau vài giây đến vài phút khi bắt đầu có sự cố Vì vậy nó không thể dùng để bảo vệ ngắn mạch

Thường khi dùng rơle nhiệt bảo vệ quá tải, ta phải dùng kèm cầu chì loại "aM"

để bảo vệ ngắn mạch

Rơ le nhiệt của SIEMENS Rơ le nhiệt LS

Hình 10.1: Hình dạng bên ngoài của rơ le nhiệt

1.2 Công dụng

Rơ le nhiệt được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp cũng như dân dụng Rơ

le nhiệt dùng trong công nghiệp để bảo vệ quá tải cho động cơ và dùng trong dân dụng

bảo vệ mạch điện khỏi bị quá tải, quá nhiệt như trong bếp từ, nồi cơm điện, siêu điện…

2 Phân loại, ký hiệu

2.1 Phân loại

- Theo kết cấu: rơ-le nhiệt chia thành hai loại: kiểu hở và kiểu kín

- Theo yêu cầu sử dụng: loại một cực và hai cực

- Theo phương thức đốt nóng:

+ Đốt nóng trực tiếp: dòng điện đi qua trực tiếp tấm kim loại kép Loại

này có cấu tạo đơn giản, nhưng khi thay đổi dòng điện định mức phải thay đổi tấm kim loại kép, loại này không tiện dụng

+ Đốt nóng gián tiếp: dòng điện đi qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lượng toả

ra gián tiếp làm tấm kim loại cong lên Loại này có ưư điểm là muốn thay đổi dòng điện định mức ta chỉ cần thay đổi phần tử đốt nóng Khuyết điểm của loại này là khi có quá tải lớn, phần tử đốt nóng có thể đạt đến nhiệt độ khá cao nhưng vì không khí truyền nhiệt kém, nên tấm kim loại chưa kịp tác động mà phần tử đốt nóng đã bị cháy đứt

+ Đốt nóng hỗn hợp: loại này tương đối tốt vì vừa đốt trực tiếp vừa đốt

gián tiếp Nó có tính ổn định nhiệt tương đối cao và có thể làm việc ở bội số quá tải lớn

2.2 Ký hiệu

Rơ le nhiệt có phần tử đốt nóng và tiếp điểm được ký hiệu riêng biệt như hình

vẽ 10.2:

Hình 10.2: Ký hiệu rơ le nhiệt

3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

3.1 Cấu tạo

Cấu tạo rơ le nhiệt như hình vẽ 10.3

Hình 10.3: Cấu tạo của rơ le nhiệt a.Cấu tạo mặt ngoài

b.Cấu tạo bên trong

- Phần tử đốt nóng (dây đốt nóng) lắp nối tiếp trên mạch động cơ

- Thanh lưỡng kim gồm hai lá kim loại có hệ số dãn nở nhiệt khác nhau được gắn chặt và ép sát nhau Thông thường để bảo vệ phụ tải 3 pha chỉ cần 2 thanh lưỡng kim

- Cơ cấu ngắt (lẫy tác động) nhận năng lượng trực tiếp từ sự co dãn của thanh

lưỡng kim để đóng ngắt tiếp điểm

Khi quá tải, dòng điện phụ tải qua phần tử đốt nóng tăng lên, nhiệt độ của phần

tử đốt nóng sẽ nung nóng phiến kim loại kép Do độ giãn nở nhiệt khác nhau, mà lại bị gắn chặt hai đầu nên thanh kim loại kép sẽ bị uốn cong về phía thanh kim loại có độ giản

nối tiếp với mạch động lực bởi 2 vít ở

2 đầu và ôm phiến lưỡng kim 2 Tùy

theo trị số dòng điện chạy qua phần tử

phát nóng mà phiến lưỡng kim cong

nhiều hay ít Khi dòng điện trong mạch

tăng lên do quá tải, sau một thời gian

thanh đốt nóng 1 nóng lên làm cong

thanh lưỡng kim 2, nhờ tác dụng lò xo

4, đẩy đòn bẩy 7 xoay quanh trục 3

ngược chiều kim đồng hồ làm thay đổi

trạng thái tiếp điểm Nút nhấn 6 để

reset rơ-le nhiệt về vị trí ban đầu sau

khi phiến lưỡng kim nguội trở về vị trí

ban đầu Hình 10.4: Nguyên lý cấu tạo rơ le nhiệt

4 Thông số kỹ thuật của rơ le nhiệt

Dải đặt rơ le Rơ le nhiệt có cầu chì Với công tắc tơ