Giáo trình Khí cụ điện (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

(NB) Giáo trình Khí cụ điện (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Cao đẳng) được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái niệm và công dụng của khí cụ điện; Khí cụ điện đóng cắt; Khí cụ điện bảo vệ; Khí cụ điện điều khiển. Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ



GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: KHÍ CỤ ĐIỆN NGHỀ: VẬN HÀNH NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 213/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022

của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022

(Lưu hành nội bộ)

Trang 3

3

LỜI GIỚI THIỆU

Đất nước Việt Nam trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa, nền kinh tế đang trên đà phát triển, việc sử dụng các thiết bị điện, khí cụ điện trong sản xuất công nghiệp đóng vai trò vô cùng quan trọng Vì vậy, việc tìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính toán lựa chọn rất cần thiết cho sinh viên học ngành Điện Ngoài ra, việc cập nhật thêm các kiến thức về công nghệ mới đang không ngừng cải tiến và nâng cao các thiết bị đện là vô cùng cần thiết

Với một vai trò vô cùng quan trọng như vậy và xuất phát từ yêu cầu, kế hoạch đào tạo, chương trình môn học nghề Điện công nghiệp của Trường Cao đẳng Dầu khí Chúng tôi đã biên soạn cuốn giáo trình Khí cụ điện gồm 4 chương với những nội dung cơ bản như sau:

Bài 1: Khái niệm và công dụng của khí cụ điện

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt

Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ

Bài 4: Khí cụ điện điều khiển

Giáo trình Khí cụ điện được biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy của giáo viên và là tại liệu học tập của sinh viên Trường Cao đẳng Dầu khí

Do chuyên môn và thời gian có hạn nên không tránh khởi những thiếu sót, vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và bạn đọc để cuốn sách có chất lượng cao hơn

Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 03 năm 2022

Tham gia biên soạn

1 Ninh Trọng Tuấn

2 Lê Thị Hải Huyền

3 Nguyễn Xuân Thịnh

Trang 4

4

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7

DANH MỤC CÁC BẢNG 9

BÀI 1 : KHÁI NIỆM VÀ CÔNG DỤNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN 14

1.1 Khái niệm về khí cụ điện : 15

1.2 Công dụng và phân loại khí cụ điện : 24

BÀI 2: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT 26

2.1 Cầu dao : 27

2.2 Các loại công tắc và nút ấn : 30

2.3 Dao cách ly 36

2.4 Máy cắt điện 39

2.5 Áp tô mát (CB) 42

BÀI 3: KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ 49

3.1 Nam châm điện: 50

3.2 Rơle dòng điện, role điện áp 52

3.3 Rơ le nhiệt: (Over Load OL) 59

3.4 Cầu chì: 71

3.5 Thiết bị chống dòng rò: 75

3.6 Biến áp đo lường: 78

BÀI 4: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 82

4.1 Contactor 83

4.2 Khởi động từ: 87

4.3 Rơle trung gian và rơ le tốc độ: 89

4.4 Rơle thời gian: 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

Trang 5

ρ: là điện trở suất của vật dẫn làm tiếp điểm

F : Lực ép lên bề mặt tiếp xúc của tiếp điểm do bulong, đinh tán hoặc lò xo tạo nên

N : Số điểm tiếp xúc trên bề mặt tiếp xúc của tiếp điểm

δb : Ứng suất chống dập của vật liệu làm tiếp điểm

a0 : Hệ số điện trở nhiệt

θ0 : Nhiệt độ ban đầu cảu tiếp điểm

θ: Nhiệt độ tiếp điểm tại thời điểm đang xét

INA: Cường độ dòng điện định mức nút ấn

Itt: Cường độ dòng điện tính toán

UNA: Hiệu điện thế định mức nút ấn

Utt: Hiệu điện thế tính toán

UđmMC: Hiệu điện thế định mức máy cắt

UđmMạng: Hiệu điện thế định mức mạng

IđmMC: Cường độ dòng điện định mức máy cắt

Icb: Cường độ dòng điện cơ bản

INt: Cường độ dòng điện ngắn mạch tại thời điểm t

Scđm: Công suất biểu kiến định mức máy cắt

SNt: Công suất cắt ngắn mạch lớn nhất

tbv: Là thời gian tác động của tín hiệu bảo vệ rơ le

tmc: Là thời gian tác động của máy cắt

Idđm: Cường độ dòng điện ổn định động định mức

Ixk: Cường độ dòng điện xung kích

idđm: Cường độ dòng điện ổn định động định mức tức thời

ixk: Cường độ dòng điện xung kích tức thời

Inhđm: Cường độ dòng điện ổn định nhiệt định mức

tnhđm: Thời gian ổn định nhiệt định mức

I∞: Cường độ dòng điện ổn định nhiệt lâu dài

Ttd: Thời gian

IRI: Là dòng điện phụ tải mà rơ le cho phép liên tục chạy qua lớn nhất

NO : Normal Open, tiếp điểm phụ thường hở

Trang 6

6

NC: Normal Close, tiếp điểm phụ thường đóng

Itt là dòng điện tính toán tương ứng với công suất Ptt của thiết bị tiêu thụ điện Ikđ la dòng điện khởi động lớn nhất của phụ tải động cơ điện:

Kmm là hệ số dòng điện khởi động

Iđm là dòng điện định mức của động cơ điện

Trang 7

7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Cấu tạo của cầu dao 28

Hình 2.2: Cấu tạo của má kẹp cầu dao 28

Hình 2.3 Cầu dao đá hai cực tay nắm ở giữa 29

Hình 2.4 Cầu dao nối đất 29

Hình 2.6 Công tắc 31

Hình 2.8: công tắc hành trình kiểu nút ấn 32

Hình 2.9: Công tắc hành trình kiểu đòn 33

Hình 2.10 Nút ấn 35

Hình 2.11: Dao cách ly trong nhà 37

Hình 2.12: Dao cách ly lắp đặt ngoài trời 38

Hình 2.13 : Cấu tạo máy cắt nhiều dầu 39

Hình 2.14: Máy cắt khí SF6 42

Hình 2.17: Máy cắt không khí 42

Hình 2.18: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của CB dòng điện cực đại 45

Hình 2.19: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của CB điện áp thấp 45

Hình 2.20: Một số loại CB thông dụng 46

Hình 3.1: Cấu tạo nam châm điên có nắp 50

Hình 3.2: Cấu tạo nam châm điên không nắp 51

Hình 3.2: Phân tích lực hút của cuộn dây nam châm điện đối với vật liệu sắt từ 51

Hình 3.3:Nguyên lý cấu tạo của rơle điện từ 52

Hình 3.4: Cấu tạo rơle dòng điện 53

Hình 3.5: Rơle dòng cực đại 54

Hình 3.6: Rơle điện áp 54

Hình 3.7: Rơ le điện áp 55

Hình 3.8: Rơ le nhiệt 60

Hình 3.9: Rơ le điện áp 63

Hình 3.10: Đường đặc tính ampe-giây của động cơ (1) và rơle nhiệt kim loại kép (2) 64

Hình 3.11: Các hình dạng của tấm kim loại kép 66

Hình 3.12: Rơle nhiệt 3 pha bảo vệ động cơ 66

Hình 3.13: Cấu tạo rơle nhiệt kim loại kép kiểu ‘đồng tiền’ 67

Hình 3.14: Rơle nhiệt kiểu kín (đặt bên trong động cơ) 68

Hình 3.15: Hộp rơle điều chỉnh nhiệt độ và rơle bảo vệ kiểm kim loại kép dạng đũa (thanh) 68

Hình 3.16: Rơle nhiệt kim loại kép kiểu ống 69

Hình 3.17: Rơle điều chỉnh nhiệt độ khí nén 70

Trang 8

8

Hình 3.18: Đặc tính A-s của rơle nhiệt 71

Hình 3.19: Hình ảnh rơ le nhiệt thực tế 71

Hình 3.20: Cấu tạo cầu chì loại vặn 72

Hình 3.21: Cấu tạo cầu chì loại hộp 72

Hình 3.22: Cấu tạo cầu chì loại kín có chất nhồi 73

Hình 3.23: Hệ thống nhiều cầu chì 75

Hình 3.24: Cầu dao chống giật một pha 76

Hình 3.24: Cầu dao chống giật ba pha 77

Hình 3.25: Cầu dao chống giật thực tế 77

Hình 4.1: Cấu tạo contactor 84

Hình 4.2: Nguyên lý hoạt động của contactor 85

Hình 4.4: Khởi động từ đơn hai nút nhấn 88

Hình 4.5: Khởi động từ đảo chiều ba nút nhấn 88

Hình 4.6: Một số khởi động từ 89

Hình 4.7: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của rơle trung gian 90

Hình 4.8: Cấu tạo và nguyên lý làm việc Rơle thời gian kiểu khí nén 95

Hình 4.9: Cấu tạo và nguyên lý làm việc Rơle thời gian kiểu bán dẫn 96

Trang 9

9

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Ký hiệu và xác xuất xảy ra các dạng ngắn mạch 17

Bảng 3.1: Điện áp định mức và điện áp tác động của rơle 56

Bảng 3.2: Số liệu cuộn dây của rơle 56

Bảng 3.7: Thiết bị chống rò của một số hãng 76

Trang 10

10

CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN: KHÍ CỤ ĐIỆN

1 Tên mô đun: Khí cụ điện

2 Mã mô đun: ELEI53117

Thời gian thực hiện mô đun: 45 giờ; (Lý thuyết: 14 giờ; Thực hành: 29 giờ; kiểm tra:

2 giờ)

Số tín chỉ: 03

3 Vị trí, tính chất của mô đun:

- Vị trí: Là mô đun thuộc các mô đun cơ sở của chương trình đào tạo Môn đun này được dạy trước môn học và mô đun: an toàn lao động, mạch điện, có thể học song song với môn vật liệu điện.và sau khi hoàn thành các môn học chung ngành nghề

- Tính chất: Môn học này trang bị những kiến thức về cấu tạo và nguyên lý hoạt động cuả các loại khí cụ điện thông dụng, những kỹ năng sử dụng khí cụ điện trong mạch thực tế

4 Mục tiêu mô đun:

- Về kiến thức:

+ Nhận dạng và phân loại được các loại khí cụ điện

+ Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại khí cụ điện thông dụng

+ Biết được cách lắp được các khí cụ điện vào một số mạch điện cơ bản

- Về kỹ năng

+ Chọn được các khí cụ điện theo yêu cầu

+ Lắp được các khí cụ điện vào một số mạch điện cơ bản

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Rèn luyện tính chủ động, tư duy khoa học, nghiêm túc trong công việc

5 Nội dung mô đun:

Thời gian đào tạo (giờ)

Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành, thí nghiệm , thảo luận, bài tập

Trang 11

11

7 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao

Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề

61 1545 379 1096 26 44

II.1 Môn học, mô đun

II.2

Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề

13 ELEO52056 Tổng quan về nhà

14 ELET52137 Phần điện nhà máy

18 ELEO53140 Thí nghiệm điện cơ

bị phụ 1

23 ELEO63163

Vận hành Tua-bin hơi và hệ thống thiết

Trang 12

12

5.2 Chương trình chi tiết mô-đun:

Số

TT Nội dung tổng quát

Thời gian (giờ)

Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

LT TH

1 Chương 1: Khái niệm và

6 Điều kiện thực hiện mô đun

6.1 Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết

6.2 Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu

6.3 Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu:

- Về kiến thức: bài 1 đến bài 4

- Về kỹ năng: bài 1 đến bài 4

+ Nghiêm túc trong học tập

+ Cẩn thận, nghiêm túc trong học tập và trong công việc

+ Rèn luyện tính kiên nhẫn, chính xác tỉ mỉ trong công việc

Trang 13

13

- Số lượng: 03 bài Trong đó 01 bài lý thuyết, 02 bài thực hành

- Cách thức thực hiện: Thiết kế đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án theo đúng biểu mẫu và

nội dung môn học ở mục III với tổng số lượng 03 bài, trong đó:

Stt Bài kiểm tra Hình thức kiểm tra Nội dung kiến thức

1 Bài kiểm tra số 1 Lý thuyết Bài 1, Bài 2, Bài 3, bài 4

2 Bài kiểm tra số 2 Thực hành Bài 1, Bài 2, Bài 3, bài 4

7.3 Thi kết thúc môn học:

- Hình thứ thi: Trắc nghiệm trên máy tính

- Thời gian thi: 60 phút – 90 phút

8 Hướng dẫn thực hiện môn học:

8.1 Phạm vi áp dụng môn học:

- Chương trình môn học này được áp dụng cho nghề Điện công nghiệp hệ Cao đẳng

8.2 Hướng dẫn về phương pháp giảng dạy, học tập môn học:

- Đối với giáo viên, giảng viên:

+ Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết với bài học Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy

+ Tổ chức giảng dạy: theo lớp

+ Thiết kế các phiếu học tập

- Đối với người học:

+ Tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ

+ Hoàn thành các bài tập

+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập

+ Tuân thủ qui định giờ giấc

8.3 Những trọng tâm chương trình cần chú ý:

8.4 Tài liệu tham khảo

[1] Nguyễn Xuân Phú, Khí cụ Điện Kết cấu, sử dụng và sửa chữa, NXB Khoa Học

và Kỹ Thuật, năm 2000

[2] Lê Thị Thu Hường, Khí cụ điện, Lưu hành nội bộ Trường Cao Đẳng Dầu Khí

Trang 14

Bài 1: Khái niệm và công dụng của khí cụ điện Trang 14

BÀI 1 : KHÁI NIỆM VÀ CÔNG DỤNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN

❖ GIỚI THIỆU BÀI 1:

- Bài 1 là bài giới thiệu chung các loại khí cụ điện

❖ MỤC TIÊU CỦA BÀI 1 LÀ:

- Về kiến thức:

+ Phân loại được các loại khí cụ điện

+ Hiểu được cách tiếp xúc điện, cách tạo hồ quang điện và dập tắt hồ quang điện

+ Rèn luyện tính nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài 1 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Trang bị điện

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1

- Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

Trang 15

- Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)

✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: không có

❖ NỘI DUNG BÀI 1

1.1 Khái niệm về khí cụ điện :

1.1.1 Khái niệm về khí cụ điện :

Khí cụ điện là những thiết bị điện làm các nhiệm vụ: đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh, bảo vệ, chuyển đổi, khống chế và kiểm tra mọi hoạt động của bệ thống lưới điện và các loại máy điện Ngoài ra thiết bị điện còn được

sử dụng để kiểm tra, điều chỉnh và biến đổi đo lường nhiều quá trình không điện khác

1.1.2 Sự phát nóng của khí cụ điện :

Tuỳ theo chế độ làm việc khác nhau mỗi khí cụ điện sẽ có chế độ phát nóng khác nhau

a) Trạng thái làm việc quá tải:

Quá tải là hiện tượng các thiết bị điện phát nóng quá mức cho phép do dòng điện tăng cao lâu dài quá giới hạn quy định, hoặc hệ thống làm mát kém hiệu quả hoặc không hoạt động Đối với máy điện quay, cần đặc biệt quan tâm tới hiện tượng quá nhiệt độ do ảnh hưởng của dòng điện thứ tự nghịch xuất hiện trong các chế độ quá tải không đối xứng hoặc vận hành không toàn pha

Máy điện quay có công suất càng lớn khả năng chịu quá tải theo dòng điện thứ tự nghịch càng thấp

b) Trạng thái làm việc quá điện áp:

Trong chế độ làm việc bình thường, điện áp có thế dao động trong một giới hạn cho phép:

do trục trặc hoặc hư hỏng ở các thiết bị điều chỉnh điện áp ở máy phát điện, hoặc mạng truyền tải và phân phối hoặc do sa thải phụ tải gây nên

c) Trạng thái làm việc ngắn mạch:

Ngắn mạch là một loại sự cố xảy ra trong hệ thống điện do hiện tượng chạm chập giữa các pha không thuộc chế độ làm việc bình thường Khi xảy

Trang 16

ra ngắn mạch, tổng trở của hệ thống điện giảm, làm ch o dòng điện tăng lên rất nhanh,điện áp giảm xuống Nếu không nhanh chóng cô lập điện ngắn mạch thì hệ thống sẽ chuyển sang ngắn mạch duy trì (xác lập)

Từ lúc xảy ra ngắn mạch cho đến khi cắt nó ra, trong hệ thống điện xảy

ra quá trình quá độ làm thay đổi dòng và áp Dòng điện trong quá trình quá

độ thường gồm 2 phần: chu kỳ và không chu kỳ Trường hợp hệ thống có đường truyền tải điện áp từ 330KV trở lên thì trong dòng ngắn mạch ngoài thành phần tần số cơ bản còn các thành phần sóng hài bậc cao Nếu đường dây có tụ bù dọc sẽ có thêm thành phần sóng hài bậc thấp

- Trong hệ thống có trung tính nối đất (hay 4 dây) chạm chập một pha hay nhiều pha với đất (hay với dây trung tính) cũng được gọi là ngắn mạch

- Trong hệ thống có trung tính cách ly hay nối đất qua thiết bị bù, hiện tượng chạm chập một pha với đất được gọi là chạm đất Dòng chạm đất chủ yếu là do điện dung các pha với đất

Ngắn mạch gián tiếp: là ngắn mạch qua một điện trở trung gian, gồm

điện trở do hồ quang điện và điện trở của các phần tử khác trên đường đi của dòng điện từ pha này đến pha khác hoặc từ pha đến đất

Điện trở hồ quang điện thay đổi theo thời gian, thường rất phức tạp và khó xác định chính xác

Ngắn mạch trực tiếp: là ngắn mạch qua một điện trở trung gian rất bé,

có thể bỏ qua (còn được gọi là ngắn mạch kim loại)

Ngắn mạch đối xứng: là dạng ngắn mạch vẫn duy trì được hệ thống

Sự cố phức tạp: là hiện tượng xuất hiện nhiều dạng ngắn mạch không

đối xứng ngang, dọc trong hệ thống điện

Ví dụ: đứt dây kèm theo chạm đất, chạm đất hai pha tại hai điểm khác nhau trong hệ thống có trung tính cách ly

Trang 17

Dạng ngắn mạch Hình vẽ quy ước Kí hiệu Xác xuất

Bảng 1.1: Ký hiệu và xác xuất xảy ra các dạng ngắn mạch

Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch:

- Tăng lực điện động: ứng lực điện từ giữa các dây dẫn có giá trị lớn ở thời gian đầu của ngắn mạch có thể phá hỏng thiết bị

- Điện áp giảm và mất đối xứng: làm ảnh hưởng đến phụ tải, điện

áp giảm 30 đến 40% trong vòng một giây làm động cơ điện có thể ngừng quay, sản xuất đình trệ, có thể làm hỏng sản phẩm

- Gây nhiễu đối với đường dây thông tin ở gần do dòng thứ tự không sinh ra khi ngắn mạch chạm đất

- Gây mất ổn định: khi không cách ly kịp thời phần tử bị n gắn mạch, hệ thống có thể mất ổn định và tan rã, đây là hậu quả trầm trọng nhất

1.1.3 Tiếp xúc điện :

a) Khái niệm :

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

Trang 18

Tiếp xúc điện là phần rất quan trọng của khí cụ điện, trong quá trình đóng cắt mạch điện chỗ tiếp điểm đóng cắt bị phát nóng cao, bị mài mòn do va đập, do ma sát và đặc biệt

là sự hủy hoại của hồ quang điện

b) Phân loại tiếp xúc điện :

➢ Tiếp xúc cố định : Khi hai vật dẫn tiếp xúc không rời nhau bằng bulong

hoiac85 đinh tán.Ví dụ như : Tiếp xúc của kẹp nối dây, tiếp xúc giữa dây dẫn và cốt bắt dây ở sứ xuyên

Hình 1.1 : Tiếp xúc cố định

➢ Tiếp xúc đóng mở : Là tiếp xúc giữa các tiếp điểm động và tĩnh của các loại

khí cụ điện đóng cắt mạch điện như : Tiếp xúc của tiếp điểm cầu dao, công tắc, aptomat, máy cắt, …

Hình 1.2 : Tiếp xúc đóng mở

➢ Tiếp xúc trượt : Là dạng tiếp xúc vật dẫn này trượt lên vật dẫn kia Ví dụ

như : Chổi than trượt trên cổ góp của máy phát điện hoặc động cơ

Trang 19

Tiếp điểm kiểu lỡi Tiếp điểm kiểu vút má

Hình 1.4: Hình ảnh một số loại tiếp xúc

c) Hình thức tiếp xúc :

- Tiếp xúc điểm : Là hình thức tiếp xúc nhau ở diện tích rất nhỏ được xem là một điểm Ví dụ : Tiếp xúc giữa mặt cầu với mặt cầu, giữa mặt cầu với mặt phẳng trong một số Rơle điện từ, …

- Tiếp xúc đường : Là hình thức các vật tiếp xúc nhau trên một đường thẳng hoặc đường cong

- Tiếp xúc mặt : Là hình thức các vật tiếp xúc nhau trên nhiều điểm của mặt phẳng hoặc mặt cong Ví dụ : Tiếp xúc giữa tiếp điểm động và tĩnh của máy cắt, cầu dao, aptomat,…

d) 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

- 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

e) Điện trở tiếp xúc và các yếu tố ảnh hưởng tới điện trở tiếp xúc :

- Điện trở tiếp xúc : Tại vị trí tiếp xúc của vật dẫn, điện trở tiếp xúc được xác định theo công thức :



 2

(1.1)

ρ: là điện trở suất của vật dẫn làm tiếp điểm

F : Lực ép lên bề mặt tiếp xúc của tiếp điểm do bulong, đinh tán hoặc lò xo tạo nên

N : Số điểm tiếp xúc trên bề mặt tiếp xúc của tiếp điểm

δb : Ứng suất chống dập của vật liệu làm tiếp điểm

Trang 20

Các yếu tố ảnh hưởng tới điện trở tiếp xúc : Từ công thức (1.1) ta thấy điện trở tiếp xúc phụ thuộc vào : điện trở suất của vật dẫn làm tiếp điểm ; Số điểm tiếp xúc; Lực ép lên

bề mặt tiếp xúc và Ứng suất chống dập của vật liệu làm tiếp điểm Ngoài ra điện trở tiếp xúc còn phụ thuộc vào tình trạng của bề mặt tiếp xúc : Nếu bề mặt tiếp xúc bị bẩn, bị rỗ,

bị cháy thì điện trở tiếp xúc sẽ tăng lên, làm tổn thất điện áp, tổn thất công suất trên mạng điện Điện trở tiếp xúc còn phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ càng cao thì điện trở tiếp xúc càng tăng

𝑅𝑡𝑥(𝜃) = 𝑅𝑡𝑥(𝜃0) (1 +2

3𝑎0 𝜃) (Ω) (1.2) Trong đó : a0 : Hệ số điện trở nhiệt

θ0 : Nhiệt độ ban đầu cảu tiếp điểm

θ: Nhiệt độ tiếp điểm tại thời điểm đang xét

1.1.4 Hồ quang điện và các biện pháp dập tắt hồ quang:

a) Bản chất của hồ quang điện:

Bản chất của hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khí

với mật độ dòng điện rất lớn (tới khoảng 10 2 đến 10 3 A/mm 2) có nhiệt độ

rất cao (tới khoảng 5000 đến 6000 o C) và thường kèm theo hiện tượng phát

sáng

b) Nguyên nhân và tác hại của hồ quang điện:

Hình 1.5 : Mạch hồ quang điện

Khi các tiếp điểm 1 và 2 của khí cụ điện còn liền nhau (hình 1.5 a )

trong mạch điện có dòng điện chạy qua Vì điện trở tiếp xúc giữa hai tiếp điểm 1 và 2 rất nhỏ Khi các tiếp điểm này cắt ra ( hình 1.5 b) dòng điện trong mạch điện bị cắt sẽ có hiện tượng quá điện áp và điện áp đặt giữa hai đầu tiếp xúc với tiếp điểm 1 và 2 rất lớn Lúc này mới bắt đầu cắt ra khoảng cách giữa hai tiếp điểm còn rất nhỏ do đó dưới tác dụng của điện áp lớn cường độ điện trường trong khoảng khô ng gian giữa hai đầu tiếp điểm rất lớn làm bật điện tử từ Ca tốt Số điện tử càng nhiều chuyển động dưới tác dụng của điện trường làm ion hóa không khí gây hồ quang Điện áp càng lớn

thì hồ quang sẽ càng lớn và càng khó dập tắt Nếu hồ quang không bị dập tắt

nó sẽ làm hư hỏng tiếp điểm

Trang 21

c) Các biện pháp dập hồ quang:

Để tăng quá trình phản ion, người ta thường dùng các biện pháp dập

hồ quang sau: Kéo dài hồ quang, phân đoạn hồ quang, thổi hồ quang bằng

từ, cho hồ quang tiếp xúc với bề mặt phản ion, thổi hồ quang bằng khí nén, cho ồ quang cháy trong môi trường đặc biệt, nối điện trở shun cho hồ quang… Chúng ta sẽ lần lượt xét các biện pháp trên

➢ Kéo dài hồ quang bằng cơ khí:

Hình 1.6 : Kéo dài hồ quang bằng cơ khí Khoảng cách giữa các đầu tiếp xúc tăng nhanh, sẽ giảm nhanh chóng làm giảm mật

độ ion giữa hai đầu tiếp xúc, giảm điện trường khe hở, hồ quang bị kéo dài, dễ bị dập tắt Đồng thời, không khí bị hồ quang đốt nóng bốc lên, làm hồ quang đốt nóng bốc lên, làm

hồ quang bị thổi lên phía trên và cong đi Lúc đó ở hai phần hồ quang sẽ xuất hiện tác dụng tương hỗ giữa hai dòng điện ngược chiều Lúc này có xu hướng đẩy hồ quang tách ra hai bên, do đó dễ làm đứt hồ quang

Ví dụ 1: Để tăng tốc độ tách khỏi đầu tiếp xúc, người ta dùng lực lò xo (Cầu dao có lưỡi dao phụ, để tăng nhanh khoảng cách.)

Hình 1.6 : Minh họa kéo dài hồ quang bằng cơ khí Khi cắt mạch lưỡi dao chính A rời ra trước, nhưng mạch điện vẫn liền, nhờ lưỡi dao phụ 3 vẫn tiếp Khi lò xo 4 đủ căng, lưỡi dao 3 bật khỏi tiếp xúc tĩnh 2 rất nhanh, nên hồ quang sinh ra yếu, rất dễ bị dập tắt

Ví dụ 2: Tăng khoảng cách người ta dùng tiếp điểm kiểu cầu

Trang 22

Hình 1.7 : Minh họa kéo dài hồ quang bằng cơ khí Khi cắt mạch, xuất hiện hai khe hở, nên điện trường ở khe hở giảm nhiều, hồ quang sinh ra sẽ yếu đi và dễ dập tắt hơn

➢ Phân đoạn hồ quang:

Hình 1.8 : Phân đoạn hồ quang Người ta đặt khe hở sinh hồ quang trong hộp bằng amiang, phía trong hộp có đặt các tấm thép song song, tạo thành cách tử chia nhỏ hồ quang Khi hồ quang sinh ra, các tấm thép tạo ra lực hút điện từ, cùng với lực thổi của không khí và lực điện động, đẩy hồ quang vào sau các tấm thép, nên hồ quang bị làm nguội và chia thành các đoạn nhỏ ngắt quãng, nên dễ bị dập tắt

Dập hồ quang bằng phương pháp phân đoạn được sử dụng khá rộng r ãi

ở các thiết bị điện áp Ở các máy cắt điện áp cao (từ 110kV trở lên), biện pháp phân đoạn hồ quang cũng được sử dụng rộng rãi, từ hai đoạn (cho máy cắt 330kV) đến 4 đoạn (cho máy cắt siêu cao áp)

➢ Thổi hồ quang bằng từ:

Hình 1.9 : Thổi hồ quang bằng từ

Trang 23

Người ta đặt cuộn dây thổi từ cạnh khe hở của hai đầu tiếp xúc và nối tiếp với dòng điện trong mạch Từ trường của cuộn dây đã chỉ rõ trên hình vẽ dấu chấm trong lòng cuộn dây chỉ chiều từ trường đi từ dưới lên, còn dấu + ở ngoài chỉ từ trường đi từ trên xuống Khi xuất hiện hồ quang, lực điện từ sẽ thổi hồ quang lên phía trên, nên sẽ bị kéo dài và thổi tắt

Nguyên lý dập hồ quang này được sử dụng rất rộng rãi ở các thiết bị điện đóng cắt hạ áp cho mọi cỡ dòng điện, từ vài chục đến vài ngàn ampe Với dòng điện một chiều, vì hồ quang khó dập tắt hơn nên người ta còn dùng cuộn thổi từ nối tiếp với dòng điện hồ quang để thổi hồ quang Khi dòng điện cắt càng lớn, lực điện động tác động lên hồ quang càng lớn (tỷ lệ với bình phương dòng điện), hiệu ứng thổi hồ quang càng mạnh

➢ Phương pháp thổi bằng cách sinh khí

Luồng khí thổi

Hình 1.10 : Thổi hồ quang bằng cách sinh khí Khe hở sinh hồ quang đặt trong hộp khá kín có khe hở để thoát khí Hộp làm bằng vật liệu dễ sinh khí, phíp, dầu cách điện Khi hồ quang phát sinh, thành hộp bị đốt cháy hoặc dầu bị phân tích sinh khí có áp suất lớn thoát ra ngoài tạo thành luồng khí thổi tắt hồ quang

➢ Dập tắt hồ quang điện trong dầu biến áp:

Ở các thiết bị điện đóng cắt điện áp cao và dòng điện lớn, môi trường cháy của hồ quang là dầu biến áp (như ở các máy cắt dầu, ít dầu, khá phổ biến cho đến những năm cuối thế kỉ 20) Dầu biến áp có độ bền điện cao, dẫn điện tốt Khi hồ quang bị cháy trong dầu, dưới tác dụng của nhiệt lượng

hồ quang, dầu ở khu vực hồ quang bị phâ n tích thành hỗn hợp khí hơi có độ bền điện khá cao nên hồ quang dễ dập hơn Người ta lợi dụng áp suất cao của hỗn hợp khí hơi để thổi hồ quang Tùy theo hướng thổi, ta có thổi dọc

và thổi ngang Khi tiếp điểm động rời khỏi tiếp điểm tĩnh nhưng vẫn chưa giải phóng lỗ thổi của buồng dập, dầu bị hồ quang phân tích thành hỗn hợp khí hơi, tạo nên áp suất cao trong buồng dập hồ quang Khi tiếp điểm động chuyển động ra khỏi buồng dập, lỗ thổi được giải phóng, áp suất khí hơi lớn trong buồng dập sẽ thổi ngang qua các lỗ thổi

Trang 24

Dòng Hồ Quang

I

Hình 1.11 : Dập tắt hồ quang điện trong dầu biến áp

1.2 Công dụng và phân loại khí cụ điện :

1.2.1 Công dụng của khí cụ điện :

Khí cụ điện là thiết bị dùng để đóng ngắt dòng điện, đồng thời bảo vệ, điều khiển và chỉnh các mạch điện, lưới điện sao cho phù hợp với các loại máy điện trong quá trình sản xuất

1.2.2 Phân loại khí cụ điện :

Để thuận lợi cho việc nghiên cứu, vận hành sử dụng và sử chữa thiết

bị điện người ta thường phân loại như sau:

a Phân loại theo công dụng:

- Thiết bị điện khống chế: dùng để đóng cắt, điều chỉnh tốc độ chiều quay của các máy phát điện, động cơ điện (như cầu dao, áp to mát, công tắc tơ…)

- Thiết bị điện bảo vệ: làm nhiệm vụ bảo vệ các động cơ, máy phát điện, lưới điện khi có quá tải, ngắn mạch, sụt áp… (như rơ le, cầu chì, máy cắt,…)

- Thiết bị điện tự động điều khiển từ xa: làm nhiệm vụ thu nhận phân tích và khống chế sự hoạt động của các mạch điện như khởi động từ xa

- Thiết bị điện hạn chế dòng ngắn mạch (như điện trở phụ, cuộn kháng…)

- Thiết bị điện làm nhiệm vụ duy trì ổn định các tham số điện (như

ổn áp, bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát,…)

- Thiết bị điện làm nhiệm vụ đo lường (như máy biến dòng điện, biến áp đo lường…)

b Phân theo tính chất dòng điện:

- Thiết bị điện dùng trong mạch một chiều

- Thiết bị điện dùng trong mạch xoay chiều

c Phân theo nguyên lí làm việc: Thiết bị điện loại điện từ, điện

động, cảm ứng, có tiếp điểm, không có tiếp điểm, …

d Phân theo điều kiện làm việc:

Trang 25

- Thiết bị điện hạ áp có điện áp dưới 3kV

- Thiết bị điện trung áp có điện áp từ 3kV đến 36kV

- Thiết bị điện cao áp có điện từ 36kV đến nhỏ hơn 400kV

- Thiết bị điện siêu cao áp có điện áp từ 400kV trở lên

❖ TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 1:

1.1 Khái niệm về khí cụ điện

1.2 Công cụ và phân loại khí cụ điện

❖ CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 1:

Câu 1 Khí cụ điện là thiết bị làm nhiệm vụ nào sau đây?

A Dùng để đóng cắt, điều chỉnh tốc độ chiều quay của các máy phát

điện, động cơ điện

B Làm nhiệm vụ bảo vệ các động cơ, máy phát điện, lưới điện khi có

quá tải, ngắn mạch, sụt áp

C Làm nhiệm vụ thu nhận phân tích và khống chế sự hoạt động của

các mạch điện như khởi động từ…

D làm nhiệm vụ duy trì ổn định các tham số điện

Câu 3 Bản chất của hồ quang điện?

A Là hiện tượng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điện rất

lớn

B Là hiện tượng phóng điện trong chất rắn với mật độ dòng điện rất

lớn

C Là hiện tượng phát sáng do nhiệt

D Là hiện tượng phát nhiệt và ánh sáng

Câu 4 Khi có ngắn mạch xảy ra thì?

A Điện áp tăng lên, dòng điện tăng lên

B Điện áp giảm xuống, dòng điện giảm xuống

C Điện áp giảm xuống, dòng điện tăng lên

D Điện áp tăng lên, dòng điện giảm xuống

Câu 5 Bề mặt tiếp xúc không có dạng nào dưới đây?

Trang 26

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 26

BÀI 2: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT

❖ GIỚI THIỆU BÀI 2:

- Sau khi học xong bài này học sinh sẽ nắm được những nội dung cấu tạo và nguyên

lý hoạt động của các loại khí cụ điện đóng cắt thường dùng trong công nghiệp và dân dụng như: nút ấn, áp tô mát…

❖ MỤC TIÊU CỦA BÀI 2:

Về kiến thức:

+ Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại khí cụ điện đóng cắt thường dùng trong công nghiệp và dân dụng như: nút ấn, áp tô mát…

+ Biết sử dụng được thành thạo các loại khí cụ điện đóng cắt thông dụng, đảm bảo

an toàn cho người và các thiết bị theo TCVN

Về kỹ năng:

+ Chọn được các khí cụ đóng cắt theo yêu cầu

+ Hiểu được cách lắp các khí cụ đóng cắt vào một số mạch điện cơ bản

Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Thái độ nghiêm túc trong giờ học

+ Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 2

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài 2 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 2) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 2 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 2

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Trang bị điện

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 2

- Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

Trang 27

✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

- Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)

✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: không có

❖ NỘI DUNG BÀI 2

2.1 Cầu dao :

Cầu dao là khí cụ điện đống ngắt bằng tay, không thường xuyên các mạch điện có nguồn điện áp cung cấp đến 440V điện một chiều và 660V điện xoay chiều

Đa số các loại cầu dao được đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ Với các mạch điện có công suất trung bình và lớn, chúng c hỉ được dùng để đóng ngắt không tải

Riêng với cầu dao phụ tải có thể đóng ngắt dòng điện định mức, kể cả khi quá tải nhỏ Loại này có thể chịu dòng ngắn mạch nhưng không có khả năng cắt ngắn mạch

Ký hiệu:

Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ:

Ký hiệu cầu dao có cầu chì bảo vệ:

Trang 28

Có thể phân loại cầu dao theo các yếu tố khác nhau:

- Theo số thân dao trên mỗi cầu dao có các loại: 1 cực, 2 cực, 3 cực và nhiều cực

- Theo cách đóng ngắt, cầu dao được chia làm hai l oại: đóng cắt trực tiếp và đóng cắt từ xa

- Theo điều kiện bảo vệ có loại không có hộp và loại có hộp

- Theo khả năng cắt có loại cắt không tải và cắt có tải

- Theo yêu cầu sử dụng có loại có cầu chì bảo vệ và loại không có cầu chì bảo vệ

2.1.1 Cấu tạo:

Một cầu dao đơn giản có cấu tạo như ở hình 2.1

Hình 2.1: Cấu tạo của cầu dao Các tiếp điểm của cầu dao thường làm bằng đồng đỏ Khi đóng, thân dao chém vào má dao, nhờ lực đàn hồi của má dao ép vào thân dao nên điện trở tiếp xúc bé Các tiếp điểm tĩnh c ủa cầu dao có dạng như hình 2 2 Với dòng điện định mức lớn, để giảm điện trở tiếp xúc tiếp điểm tĩnh còn có thêm các lò xo tiếp điểm

Hình 2.2: Cấu tạo của má kẹp cầu dao

Dưới đây là hình dạng cấu tạo của một số loại cầu dao

a Loại cầu dao đá hai cực tay nắm ở giữa

Trang 29

Hình 2.3 Cầu dao đá hai cực tay nắm ở giữa

Hình 2.3 là loại cầu dao ba cực có tay nắm ở giữa và hình 2.4 là loại cầu dao ba cực có tay nắm điều khiển được nối dài ra phía trước Loại này

có thể đóng ngắt từ xa, có kết cấu lợi hơn về lực và an toàn hơn với người

sử dụng Tuy nhiên nó cồng kềnh và chiếm nhiều không gian hơn

b Cầu dao nối đất:

Về kết cấu, cầu dao đổi nối đất tương tự như cầu dao nhưng có hai hệ thống tiếp điểm tĩnh mắc vào hai mạch điện khác nhau Điện được đưa vào

hệ thống tiếp điểm động Hình 2.4 trình bày nguyên lý một cầu dao đổi nối

ba cực, nếu đóng tiếp điểm động về phía nào thì mạch điện bên đó được cung cấp điện

Hình 2.4 Cầu dao nối đất

2.1.2 Nguyên lý hoạt động

Trong quá trình ngắt, hồ quang điện xuất hiện giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, nó được dập tắt nhờ sự kéo dài hồ quang bằng cơ khí và lực điện động hướng kính tác động lên hồ quang

Lực điện động tác dụng lên hồ quang được tính theo công thức:

dl

dL l

Vì dL/dl thay đổi rất ít nên lực điện động lớn khi dòng điện ngắt lớn

và chiều dài thân dao bé Vì thế thân dao của các cầu dao có dòng điện lớn cũng không dài hơn thân dao của cầu dao có dòng điện bé

Để tăng khả năng ngắt của cầu dao, ở một vài loại người ta có lắp thêm dao phụ và buồng dập hồ quang Khi đóng dao phụ tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh trước, khi ngắt dao phụ ngắt sau Bằng cách này hồ q uang không xuất

Trang 30

hiện trên lưỡi dao chính, bảo vệ được lưỡi dao chính Buồng dập hồ quang

có tác dụng dập tắt hồ quang nhanh chóng Cầu dao thường được chế tạo theo các gam dòng điện định mức: 15, 25, 30, 40, 60, 75, 100,150, 200, 300,

350, 600, 1000 A

Tuổi thọ của cầu dao khoảng vài nghìn lần đóng ngắt

- Chọn cầu dao theo dòng điện định mức và điện áp định mức:

I đmcd = Itt

U đmcd = Unguồn

Trong đó:

Iđmcd: Dòng điện định mức cầu dao

Uđmcd: Điện áp định mức cầu dao

Ut t: Điện áp tính toán

2.2 Các loại công tắc và nút ấn :

2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nút ấn :

* a/Công tắc đổi nối kiểu hộp

(Công tắc hộp) là loại khí cụ điện đóng ngắt dòng điện bằng tay kiểu hộp, dùng để đóng, ngắt, đổi nối không thường xuyên mạch điện có công suất không lớn (dòng điện đến 400 A, điện áp một chiều 220V và xoay chiều điện áp 380 V)

Công tắc đổi nối kiểu hộp thường dùng làm cầu dao tổng cho các máy công cụ, dùng làm đổi nối, khống chế trong các mạch điện 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 (∆)

Hình 2.6 mô tả hình dạng của một công tắc đổi nối kiểu hộp của Liên

Xô (cũ) loại ∏BM có dòng điện định mức đến vài chục ampe Khi xoay núm

5, nhờ hệ thống lò xo nằm trong 1 xo nằ m trong 1 xoắn lại (lò xo không biểu thị trên hình vẽ), lực lò xo sẽ làm xoay trục 7, các tiếp điểm động 2 gắn trên trục 7 sẽ chém vào các tiếp điểm tĩnh 3 Lực ép tiếp điểm ở đây nhờ lực đàn hồi của má tiếp điểm động Mỗi pha được ngăn cách điện nhau bằ ng tấm cách điện 2 Các tấm cách điện 2 được làm bằng vật liệu cách điện, mục đích làm cho các tiếp điểm động chuyển động dễ dàng

Loại công tắc này mỗi pha có hai chỗ ngắt Tốc độ đóng ngắt nhanh, kích thước gọn nhỏ Hồ quang chảy trong mỗi trường kín N hược điểm chính của nó là hệ thống tiếp điểm và cơ cấu truyền động chóng bị mòn, tuổi thọ đến 2.104 lần đóng ngắt

Trang 31

Đối với dòng điện định mức lớn hơn, dùng cơ cấu truyền động kiểu cam, có lò xo tiếp điểm Hình 7 trình bày cấu tạo của một công tắc kiểu này

Trên vỏ 8 được gắn các tiếp điểm tĩnh 4 Khi quay trục 1, cam 3 quay theo làm cho các tiếp điểm được đóng vào hay mở ra

Loại này ưu điểm hơn loại ở hình 6 vì có lò xo ép tiếp điểm, độ tin cậy cao hơn, tuổi thọ lớn đến 2.105 lần đóng ngắt

Hình 2.6 Côn g tắc

* Công tắc chuyển mạch (công tắc vạn năng):

Công tắc vạn năng dùng để đóng ngắt chuyển đổi mạch điện các cuộn dây hút của công tắc tơ, khởi động từ các mạch điện đo lường, điều khiển có điện áp đến 440V một chiều và đến 500V xoay chiều, tần số 50Hz

Hình 2.7 trình bày cấu tạo của một công tắc vạn năng có một phần tử Khi có nhiều phần tử chúng được cách điện với nhau bởi vách ngăn nhựa, và được lắp trên cùng một trục có tiết diện là hình vuông Các tiếp điểm 1 và 2

sẽ đóng và mở nhờ xoay vách cách điệ n 3 lồng trên trục 4 khi ta vặn công tắc Tay gạt công tắc vạn năng có thể có một số vị trí chuyển đổi, trong đó các tiếp điểm của các phần tử sẽ đóng hoặc ngắt theo yêu cầu

Hình 2.7 Công tắc vạn năng Công tắc vạn năng được chế tạo theo kiểu tay gạt có các vị trí cố định hoặc có lò xo phản hồi về vị trí ban đầu

* Công tắc hành trình và công tắc điểm cuối

Công tắc hành trình và công tắc điểm cuối dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch điện điều khiển trong truyền động điện tự động theo tín hiệu hành

Trang 32

trình ở các cơ cấu chuyển đổi cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt điện ở cuối hà nh trình để đảm bảo an toàn

Tùy theo cấu tạo công tắc hành trình và công tắc điểm cuối có thể chia thành: kiểu ấn, kiểu đòn, kiểu trụ và kiểu quay

Trong các công tắc này tốc độ đóng ngắt của tiếp điểm bằng tốc độ chuyển động của các trục 3 và phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của cơ cấu điều khiển

Hình 2.8: công tắc hành trình kiểu nút ấn

Trang 33

b Công tắc hành trình tế vi:

Khi cần dừng máy hoặc chuyển đổi trạng thái với độ chính xác cao (0,3 đến 0,7 mm) người ta dùng công tắc hành trình tế vi Hình 10 là cấu tọa của một công tắc hành trình tế vi

Công tắc này có một tiếp điểm thường đóng và một thường mở Các tiếp điểm tĩnh 2 lắp trên đế nhựa 5, tiếp điểm động 3 gắn trên đầu tự do của

lò xo lá 4 Khi ấn lên nút 6 lò xo lá 4 bị biến dạng dần Sau khi nút 6 tụt xuống khoảng xác định, lò xo lá 4 sẽ bật nhanh xuống dưới làm cho tiếp điểm trên mở ra và tiếp điểm dưới đóng lại Quá trình chuyển từ trạng thái này sagn trạng thái khác rất nhanh (0 ,01 đến 0,02s) Tổng hành trình của nút

6 bằng 0,7mm Khi thôi ấn nút 6, công tắc tự động trở về vị trí ban đầu

c Công tắc hành trình kiểu đòn:

Khi cần có tác động chuyển đổi chắc chắn trong điều kiện hành trình dài, người ta dùng công tắc hành trình kiểu đ òn Hình 2.9 là sơ đồ nguyên lý của loại này

Hình vẽ biểu thị vị trí đóng của các tiếp điểm 7, 8 Then khóa 6 có tác dụng định vị giữ chặt tiếp điểm ở vị trí đóng Khi máy công tác tác động lên con lăn 1, đòn 2 sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ, con lăn 12 nhờ lò xo 14

sẽ làm cho đĩa 11 quay đi, cặp tiếp điểm 7 -8 mở ra, cặp tiếp điểm 9-10 đóng lại

Hình 2.9: Công tắc hành trình kiểu đòn

Tốc độ đóng ngắt của tiếp điểm này rất lớn, không phụ thuộc vào tốc

độ của con lăn 1 Công tắc này có thể ngắt dòng điện 1 chiều 6A, điện áp

Trang 34

220V Lò xo 5 sẽ kéo đòn 2 về vị trí ban đầu Khi không có lực tác dụng lên

1 nữa

d Công tắc hành trình kiểu quay:

Loại này dùng cho trường hợp máy công tác thực hiện chuyển đổi quay

Về nguyên ly nó giống như bộ điều khiển kiểu cam điều khiển được

2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của n út ấn

a Khái niệm:

Nút ấn còn gọi là nút điều khiển, là 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 điện áp đến 440V và mạch điện xoay chiều điện áp đến 500V tần

b Ký hiệu nút ấn:

c Phân loại:

Theo hình dáng bên ngoài người ta chia nút ấn ra làm bốn loại:

- Loại hở: thường đặt trên bảng nút nhấn, hộp hay trên mặt tủ điện

- Loại bảo vệ: đặt trong vỏ nhựa hoặc vỏ sắt hình hộp chủ yếu chống va đập

- Loại bảo vệ chống bụi: chế tạo với vỏ đúc liền bằng nhựa hoặc kim loại nhẹ

- Loại bảo vệ chống nước: đặt trong vỏ kín bằng nhựa không cho nước vào

- Loại bảo vệ chống nổ: chế tạo với vỏ đặt biệt kín để cho các khí cháy, khí nổ tiếp xúc

Theo yêu cầu điều khiển người ta chia nút ấn ra loại 1 nút ấn, 2 nút ấn,

3 nút ấn

Trang 35

Theo yêu cầu bên trong nút ấn có loại có đèn báo và loại không có đèn báo

d Cấu tạo: Gồm: Tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm động và hệ thống lò xo

Hình 2.10 Nút ấn Hình 2.10 mô tả một nút ấn có một tiếp điểm thường đóng 3 và một tiếp điểm thường mở 5, và tiếp điểm động kiểu cầu 4 Tiếp điểm bằng đồng hay bạc Khi ta ấn lên núm 1, thông qua trục 7 sẽ mở tiếp điểm thường đóng

và đóng tiếp điểm thường mở Khi thôi ấn nữa thì phần động (gồm núm điều khiển, trụ và tiếp điểm động) sẽ trở lại trạng thái ban đầu dưới tác động của

lò xo nhả 2, tất cả các chi tiết đều lắp trên bảng đấu dây 6

Nút ấn được chế tạo với một hay nhiều nhóm tiếp điểm thư ờng đóng

và thường mở Màu của nút ấn có thể là: đỏ, xanh, đen hay không màu Các nút ấn được dùng để dừng (ngừng sự làm việc của mạch điện tương ứng) cần phải có màu đỏ

e Nguyên lý hoạt động:

Đối với nút nhấn thường mở: khi có lực tác động vào nút nhấn, tiếp điểm động sẽ thay đổi trạng thái từ mở sang đóng (tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh) tạo thành mạch kín để phát tín hiệu điều khiển tới thiết bị điện Khi không còn lực tác động thì nó trở lại trạng thái ban đầu

Đối với nút nhấn thường đóng: khi có lực tác động vào nút nhấn, tiếp điểm động sẽ thay đổi trạng thái từ đóng sang mở (rời khỏi tiếp điểm tĩnh) tạo thành mạch hở để ngắt tín hiệu điều khiển 1 thiết bị điện Khi không còn lực tác động thì nó trở lại trạng thái ban đầu

Đối với nút nhấn liên động: khi có lực tác động vào nút nhấn, tiếp điểm thường đóng thay đổi trạng thái từ đóng sang mở, sau đó tiếp điểm thường mở thay đổi trạng thái từ mở

Trang 36

sang đóng (tiếp điểm thường đóng mở trước, sau đó tiếp điểm thường mở mới đóng lại) Khi không còn lực tác động thì nó sẽ trở lại trạng thái ban đầu

f Tính toán lựa chọn các thông số kỹ thuật :

Đối với nút nhấn kiểu hở và kiểu bảo vệ, dòng điện qua tiếp điểm là 5A, điện áp có thể lên đến 600V, thao tác đóng cắt khoảng 100.000 lần

Theo qui định về màu của các nhà sản xuất:

- Màu đỏ: màu để dừng hệ thống

- Màu xanh: màu để khởi động hệ thống

I NA ≥ Itt UNA ≥ Uđm

2.3 Dao cách ly

Dao cách ly là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện cao áp không có dòng điện hoặc dòng điện nhỏ hơn dòng định mức nhiều lần và tạo nên khoảng cách an toàn có thể nhìn thấy được giữa các bộ phận mang điện và bộ phận đã cắt điện

Khi cấn kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng bộ phận không mang điện Trong điều kiện nhất định có thể dùng dao cách ly đóng ngắt đường dây hoặc máy biến áp không mang tải công suất nhỏ, hoặc đóng cắt mạch điện đẳng thế để đổi phương thức kết nối dây của sơ

đồ Vì dao cách ly không mang bộ phận dập tắt hồ quang nên nghiêm cấm dùng dao cách

ly đóng ngắt mạch điện không tải

Yêu cầu kỹ thuật :

Các tiếp điểm cần phải làm việc đảm bảo khi có dòng điện định mức lâu dài chạy qua và có khả năng làm việc tốt ở nơi có điều kiện thiên nhiên khắc nghiệt

Các tiếp điểm và các phần có dòng điện chạy qua phải đảm bảo ổn định động và ổn định nhiệt

Dao cách ly và bộ truyền động phải đảm bảo tin cậy, cần giữ vững ở vị trí đóng khi

có dòng điện ngắn mạch chạy qua, khi ở vị trí cắt cần phải cố định chắc chắn

Dao cách ly phải đảm bảo khoảng cách an toàn giữa các tiếp điểm khi cắt để tránh hiện tượng phóng điện khi điện áp tăng cao

Cơ cấu cơ khí của dao cách ly phải được nối liên động với máy cắt để dao cách ly chỉ được đóng cắt sau khi máy cắt đã cắt (Dao cách ly bố trí ở hai đầu máy cắt)

Kết cấu đơn giản thuận tiện trong vận hành và sửa chữa

Phân loại

Dao cách ly được phân loại :

- Theo môi trưòng lắp đặt ta có :

+ Dao cách ly lắp đặt trong nhà

+ Dao cách ly lắp đặt ngoài trời

- Theo kết cấu ta có :

Trang 37

+ Dao cách ly một pha

+ Dao các ly ba pha

- Theo kiểu truyền động ta có :

+ Dao cách ly kiểu chém

+ Dao cách ly kiểu trụ quay

+ Dao cách ly kiểu treo

+ Dao cách ly kiểu khung truyền

3 Sứ đỡ thanh truyền động 8.Cần thao tác

5 Cực bắt dây nối nguồn 10 Cực bắt dây nối tải

b) Dao cách ly lắp đặt ngoài trời:

Trang 38

Hình 2.12: Dao cách ly lắp đặt ngoài trời

1 Lưỡi dao tiếp xúc tĩnh 6 Trục truyền động

2.3.2 Nguyên lý hoạt động

a) Dao cách ly lắp đặt trong nhà :

Nguyên tắc vận hành: Nếu dao cách ly ở vị trí đóng thì tiếp xúc động 1 sẽ đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh 4 Sau khi đóng máy cách nối tiếp cách ly thì dòng điện tải từ nguồn qua cực bắt dây 5, qua tiếp xúc tĩnh 4, qua tiếp xúc động 1, qua cực bắt dây 10 về tải Muốn cách ly trước hết phải cách điện máy cắt nối tiếp dao cách ly, sau đó sử dụng động cơ hoặc tay thao tác tác động vao cần thao tác 8 Kéo xuống là cách ly, đẩy lên là đóng cách ly

Trang 39

Nguyên tắc thao tác: Muốn cách ly phải cắt điện ở máy cắt nối tiếp với dao cách ly trước, sau đó mới được cắt đến dao cách ly Khi đóng thì đóng dao cách ly trước sau đó mới đóng máy cắt nối tiếp với dao cách ly để dao cách ly mang tải

Loại dao cách ly này có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, gọn, dễ lắp đặt thao tác Phạm

vi sử dụng lắp đặt trong nhà chủ yếu trong lưới điện trung thế

b) Dao cách ly lắp đặt ngoài trời:

Nguyên tắc thao tác vận hành: Khi dao cách ly ở vị trí đóng lưỡi dao 1 và 2 đóng

chặt vào nhau Dòng điện từ nguồn qua cực bắt dây 10 qua dây dẫn mềm 3 qua lưỡi dao 1

và 2 qua cực bắt dây 4 ra tải Muốn cắt cách ly, trước hết phải cách điện máy cắt nối tiếp dao cách ly Khi cắt cách ly, dùng động cơ hoặc tay quay tác động vào bộ truyền động làm trục quay 9 và sứ đỡ 5 quay, kéo lưỡi dao 1 và 2 rới nhau quay ngược chiều cùng một phía, trên cùng một phẳng ngang đến khi chung1song song với nhau mới cắt hết hành trình

Nguyên tắc thao tác: Muốn cách ly phải cắt điện ở máy cắt nối tiếp với dao cách ly trước, sau đó mới được cắt đến dao cách ly Khi đóng thì đóng dao cách ly trước sau đó mới đóng máy cắt nối tiếp với dao cách ly (Đóng và cắt đều không có dòng điện tải)

Loại dao cách ly ngoài trời thường đucợ thiết kế lưỡi dao động quay theo mặt phẳng ngang hoặc mặt phẳng đứng, để đảm bảo an toàn ở những dao cách ly công suất lớn, người

ta thường sử dụng động cơ để truyền động đóng cắt từ xa và tự động Phạm vi sử dụng dao cách ly ở mọi cấp điện áp từ 3 KV trở lên

Hình 2.13 : Cấu tạo máy cắt nhiều dầu 2.4.2 Nguyên lý hoạt động :

Nếu máy đang ở vị trí đóng, tiếp xúc động 7 đóng cặt vào tiếp xúc tĩnh 8, lò xo tích năng 10 ở trạng thái nén, đèn tín hiệu chỉ màu đỏ, dòng điện từ nguồn bắt qua cực bắt dây

Trang 40

11 về tải Khi có tín hiệu từ rơle hoặc từ khóa điều khiển thì bộ truyền động được giải phóng khỏi vị trí đóng, lò xo tích năng đẩy thanh truyền động 5 sập xuống, đa tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh, mạch điện được cắt, hồ quang phát sinh giữa hai đầu tiếp xúc động và tĩnh khi cắt đốt nóng cục bộ làm dầu bị phân tích thành hơi là hỗn hợp các khí cacbon hydro nhẹ Trong đó hydro có thể chiếm tới 70% và áp suất có thể lên đến (100-

140 n/Cm2) làm cho dầu bị xáo trộn mạnh, đẩy tia hồ quang vào sâu trong dầu Mặt khá, lực điện từ do dòng điện chạy ngược chiều cũng đẩy tia hồ quang vào sâu trong lớp dầu ngoài Vì vậy, hồ qunag được làm nguội và dập tắt, tuy vậy tốc độ luồng khí không đủ mạnh dập tắt hồ quang nhanh nên loại máy cắt này thời gian cắt bị kéo dài

Đặc điểm

- Ưu điểm : Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, giá thành không cao

- Nhược điểm : Sau một số lần đóng cắt dầu nhanh chóng bị bẩn do một phần cacbonhydroxit bị cháy , chất lượng dầu giảm nên phải lọc dầu, thay dầu gây tốn kém Mặt khac1loai5 máy cắt này có thời gian cắt không nhanh, nguy cơ cháy nổ cao, công suất

không lớn, điện áp vận hành nhỏ hơn 15 KV

Tính chọn máy cắt dầu

Điều kiện chọn:

UđmMC ≥ UđmMạng IđmMC ≥ Icb ICđmMC ≥ INt Hay:

Scđm ≥ SNt

Trong đó dòng điện ngắn mạch tại thời điểm t được xác định:

2 2

NKCKt NCKt

I = +Thời gian t tính từ lúc bắt đầu ngắn mạch cho đến lúc đầu tiếp xúc mở ra hoàn toàn:

t = tbv + tmc Trong đó: tbv là thời gian tác động của tín hiệu bảo vệ rơ le

tbv = (0,02 – 0,05)sec tmc là thời gian tác động của máy cắt

tmc = (0,1 – 0,12)sec Theo tính toán ngắn mạch ta có:

Trong đó: α = f(x/r,t)

Đối với máy cắt cao áp:

tmin = 0,1sec

Tiêu đề	Giáo trình Khí cụ điện (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Cao đẳng)
Tác giả	Ninh Trọng Tuấn, Lê Thị Hải Huyền, Nguyễn Xuân Thịnh
Trường học	Trường Cao Đẳng Dầu Khí
Chuyên ngành	Vận hành nhà máy nhiệt điện
Thể loại	Giáo trình
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Bà Rịa - Vũng Tàu

Định dạng
Số trang	98
Dung lượng	2,58 MB