Trang bi dien dien tu khi cu dien phan 1

Phương Pháp Tính Lực Điện ĐộngLực điện động trong dòng điện xoay chiều một pha  Dòng điện xoay chiều một pha biến đổi theo quy luật: i = Im sinωt Im: biên độ của dòng điện ω: tần số góc

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh

Nội Dung Bài Giảng Hôm Nay

Kiến Thức Cơ Bản

Lực Điện Động

Khi lưới điện xảy ra sự cố ngắn mạch , dòng điện khi đó gấp chục lần dòng điện định mức Dưới tác dụng của từ trường, các dòng điện này gây ra lực điện động làm biến dạng dây dẫn.

Khi xét lực trên cả đoạn dây (l):

F: Lực điện động β: góc giữa dây dẫn L và cảm ứng từ B

Phương Pháp Tính Lực Điện Động

Dựa trên sự cân bằng năng lượng của hệ thống dây dẫn

Hệ thống gồm 2 mạch vòng:

W F

n: số vòng dây trong mạch vòng

Phương Pháp Tính Lực Điện Động

Lực điện động giữa các dây dẫn song song

L1, L2: chiều dài của hai dây dẫn song song

I1, I2: dòng điện qua hai dây dẫn song song

μ0: độ dẫn từ của không khí

a: khoảng cách giữa hai dây dẫn

x: đoạn đường dịch chuyển theo hướng tác dụng

Phương Pháp Tính Lực Điện Động

Hai dây dẫn song song có cùng chiều dài

L1 = L2 = L Lực điện sinh ra:

2 0

1 2

2

1 4

Khi khoảng cách giữa dây dẫn bé đáng

kể so với chiều dài của chúng:

0

1 2

2 4

L

a

Phương Pháp Tính Lực Điện Động

Hai dây dẫn song song không cùng chiều dài

C1 ,C2 : khoảng cách đường chéo của 2 dây dẫn

B1, B2: cạnh bên tạo bởi 2 dây dẫn Lực điện động sinh ra:

0

1 2

2 4

L

F i i

Phương Pháp Tính Lực Điện Động

Lực điện động trong dòng điện xoay chiều một pha

 Dòng điện xoay chiều một pha biến đổi theo quy luật:

i = Im sin(ωt)

Im: biên độ của dòng điện ω: tần số góc

 Nếu các dòng điện trong các dây dẫn có cùng chiều thì các dây dẫn bị hút vào nhau với lực:

a

Phương Pháp Tính Lực Điện Động

Lực điện động trong dòng điện xoay chiều ba pha

 Dòng điện xoay chiều ba pha biến đổi theo quy luật:

3 4 sin

F12 : lực điện động giữa pha 1 và 2

F13 : lực điện động giữa pha 1 và 3

2 12

2

2 sin sin

Phương Pháp Tính Lực Điện Động

Lực điện động trong dòng điện xoay chiều ba pha

 Lực tác dụng lên mỗi pha:

2 1

2 2

Ổn Định Lực Điện Động

 Độ bền cơ khí của vật liệu phụ thuộc không chỉ vào độ lớn của lực, mà còn phụ thuộc vào chiều, độ dài thời gian tác động và độ dốc tăng lên.

 Khí cụ điện ổn định lực điện động phải thỏa mãn:

 Việc tính toán lực điện động: tính theo dòng điện xung của hiện tượng ngắn mạch

 Việc tính toán độ bền động học khi có hiện tượng cộng hưởng

Phát Nóng Khí Cụ Điện

 Tổn thất điện năng trong khí cụ điện được tính theo:

Q: điện năng tổn thất i: dòng điện trong mạch

R: điện trở của khí cụ t: thời gian có dòng điện chạy qua

 Đối với dây dẫn đồng chất:

ρ0: điện trở suất của vật liệu ở 0oC L: chiều dài dây dẫn α: hệ số nhiệt độ của điện trở θdm: nhiệt độ cho phép S: tiết diện có dòng điện chạy qua

2 0

Phát Nóng Khí Cụ Điện

 Chế độ làm việc ngắn hạn:

Thời gian làm việc tlv < 5T

Thời gian nghỉ tn > 5T

Trong đó: τn tăng nhiệt xác lập dài hạn với dòng lớn hơn định

mức như giả thiết ngắn hạn

Công suất định mức

Công suất chế độ ngắn hạn

Hệ số nâng công suất khi làm việc ngăn hạn

Hệ số nâng dòng điện khi làm việc ngăn hạn

τnl tăng nhiệt xác lập dài hạn với dòng

lớn hơn định mức thực tế của thiết bị

-Khi làm việc với dòng định mức trong 8h thì nhiệt đạt đến giá trị lớn nhất, nhưng vẫn nhỏ hơn tang nhiệt xác lập dài hạn liên tục τmax < τs

Khi lảm việc:

Khi nghỉ:

Phát Nóng Khí Cụ Điện

 Chế độ làm việc lâu dài của khí cụ điện:

- Thiết bị có thể làm việc liên tục lâu dài nhưng thời gian làm việc phải không nhỏ hơn thời gian cần thiết để thiết bị phát nóng đến nhiệt độ ổn định

- Khi có dòng chay trong vật dẫn sẽ gây ra tổn hao một công suất P và trong thời gian dt

sẽ gây ra một nhiệt lượng bao gồm:

+ Đốt nóng vật dẫn + Tỏa ra môi trường xung quanh

Tiếp Xúc Điện

 Tiếp xúc điện là nơi mà dòng điện đi từ vật dẫn này sang vật dẫn khác Bề mặt tiếp xúc của hai vật dẫn được gọi là tiếp xúc điện

 Phân loại tiếp xúc điện:

 Tiếp xúc cố định: Các tiếp điểm được nối cố định với các chi tiết dẫn dòng điện (thanh cái, cáp điện, chỗ nối khí cụ vào mạch) Trong quá trình sử dụng, cả 2 tiếp điểm được gắn chặt vào nhau nhờ bu-lông, hàn nóng hay hàn nguội

 Tiếp xúc đóng mở: Là tiếp xúc để đóng ngắt mạch Trong trường hợp này sẽ phát sinh hồ quang điện

 Tiếp xúc trượt: Là tiếp xúc ở cổ góp và vành trượt, tiếp xúc này cũng dễ sinh ra hồ quang

Hồ Quang Điện

Đặc tính hồ quang

 Tồn tại giới hạn điện áp mà ở đó

hồ quang bật cháy xác định được gọi

là VC = Vig Nếu nguồn thấp hơn VC

thì sự phóng điện hồ quang không

xảy ra

 Đường đặc tuyến không tuyến

tính, không đồng nhất ở 2 chiều tăng

giảm

 Đặc tính hồ quang phụ thuộc vào

khoảng cách giữa hai điện cực

 Đặc tính hồ quang còn phụ thuộc

Hồ Quang Điện

Những lưu ý của phóng điện hồ quang

 Phóng điện hồ quang chỉ xảy ra khi các dòng điện có trị số lớn

 Nhiệt độ trung tâm hồ quang rất lớn và trong các khí cụ có thể đến 6000~18000oK

 Mật độ dòng điện tại catode lớn (104 - 105) A/cm2

 Sụt áp ở catode bằng 10-20V và thực tế không phụ thuộc vào dòng điện

Hồ Quang Điện

Quá trình phát sinh hồ quang điện

 Đối với tiếp điểm có dòng điện nhỏ: ban đầu khoảng cách giữa chúng nhỏ trong khi điệp áp đặt có trị số nhất định, trong khoảng không gian này sẽ sinh ra điện trường có cường độ rất lớn (3.107V/cm) có thể làm bật điện tử từ catode Số điện tử càng nhiều, chuyển động dưới tác dụng của điện trường làm ion hóa không khí gây hồ quang điện.

 Đối với tiếp điểm có dòng điện lớn: Lúc đầu mở tiếp điểm, lực ép giữa chúng có trị số nhỏ nên số tiếp điểm tiếp xúc để dòng điện đi qua ít Sau đó mật độ dòng điện tăng lên đáng kể làm cho giọt kim loại được kéo căng trở thành cầu chất lỏng, trong không gian giữa hai tiếp điểm xuất hiện hồ quang điện Vì quá trình phát nóng của

Hồ Quang Điện

Quá trình dập tắt hồ quang điện

 Điều kiện dập tắt hồ quang là quá trình ngược lại với quá trình phát sinh hồ quang

 Hạ nhiệt độ hồ quang

 Kéo dài hồ quang

 Chia hồ quang thành nhiều đoạn nhỏ

 Dủng năng lượng bên ngoài hoặc chính nó để thổi tắt hồ quang

 Mắc điện trở để tiêu thụ năng lượng hồ quang

Khí Cụ Điều Khiển Bằng Tay

Công Tắc (Switch)

Công Tắc (Switch)

tay, có hai hoặc nhiều trạng thái ổn định, dùng để chuyển đổi, đóng ngắt mạch điện công suất nhỏ

Công Tắc (Switch)

Phân Loại & Cấu Tạo:

Cấu tạo của công tắc: phần chính là tiếp điểm đóng mở được gắn trên

Công Tắc (Switch)

Các thông số kỹ thuật cơ bản:

Điện áp định mức Udm:

Điện áp định mức một chiều có thể là 110V, 220 V, 440V Điện áp định mức xoay chiều là 127V, 220V, 380V, 500V

Dòng điện định mức Idm: là dòng điện dài hạn qua tiếp điểm

của công tắc mà không làm hỏng tiếp điểm

Công Tắc (Switch)

Các thông số kỹ thuật cơ bản:

Tuổi thọ cơ khí: được tính bằng số lần đóng ngắt

Thường vào khoảng 1 triệu lần đóng ngắt không điện

200 ngàn lần đóng ngắt có dòng điện định mức

Điện áp cách điện: điện áp thử cách điện

Công Tắc (Switch) Một số hình dạng công tắc:

Công tắc xoay

Công Tắc (Switch) Một số hình dạng công tắc:

Công tắc bật

Công Tắc (Switch) Một số hình dạng công tắc:

Công tắc hành trình

Công Tắc (Switch)

Các phương pháp kiểm tra công tắc:

Thử cách điện: Đo điện trở cách điện, điện trở này không

được bé hơn 2MΩ

Thử phát nóng: Cho một dòng điện bằng 125% Iđm đi qua,

ở các đầu cực không được phép có một điện áp rơi lớn hơn 50mV đối với mỗi vị trí đóng của công tắc và không phát

nóng

Công Tắc (Switch)

Các phương pháp kiểm tra công tắc:

Thử công suất cắt: cho một dòng điện bằng 125% Iđm đi qua và ở điện áp bằng điện áp định mức Uđm, công tắc phải chịu được số lần ngắt với thời gian như sau

Đối với công tắc ≤ 10A, 90 lần ngắt trong thời gian 3 phút

Đối với công tắc 25A, 60 lần ngắt trong thời gian 3 phút

Thử sức bền cơ khí: Tiến hành 10.000 lần thay đổi vị trí

tần số thao tác 25lần/phút không có điện áp và dòng điện.Sau

Phích Cắm - Ổ Cắm

Phích Cắm-Ổ Cắm

Phích cắm thường được chế tạo với điện áp định mức 250V,

dòng điện định mức 10A, tuổi thọ cơ khí khoảng 5000 lần thao tác

Phích Cắm-Ổ Cắm Dây Nối Điện:

Đối với phích cắm: thường tối thiểu 0.75mm2; tối đa 1mm2

Lỗ cắm tối thiểu 1mm2, tối đa 2.5mm2

Phích Cắm-Ổ Cắm

Ổ cắm là thiết bị thường dùng để nối chuyển tiếp và thường

được chế tạo theo các thông số kỹ thuật sau:

Điện áp định mức 250VAC

Dòng điện định mức 10A tối thiểu 1mm2

Tuổi thọ cơ khí 5.000 lần thao tác

Dòng điện đóng 12.5A

Phích Cắm-Ổ Cắm Phân loại

Phích cắm-ổ cắm kín nước

Phích Cắm-Ổ Cắm

Phân loại

Thiết bị này thường được dùng để chia nguồn điện làm đôi cho 2 thiết bị sử dụng điện khác nhau

Các đầu nối có khóa bảo vệ

Loại này cách ly đối với nước nên thích hợp sử dụng ở những nơi ẩm ước

Nút Ấn (Switch-Push Button)

Nút Ấn (Switch-Push Button)

Nút ấn (nút điều khiển): là một loại KCĐ 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 v.v

Mạch điện một chiều điện áp đến 440V và mạch xoay chiều điện áp đến 500V, tần số 50Hz

Nút Ấn (Switch-Push Button)

Ký hiệu

Nút Ấn (Switch-Push Button) Phân loại

Nút ấn kiểu hở: được đặt trên bề mặt một giá đặt trong bảng điện, hộp nút ấn hay ở tủ điện

Nút Ấn (Switch-Push Button)

Nút ấn kiểu bảo vệ:

Nút ấn kiểu bảo vệ được đặt trong vỏ nhựa hay vỏ sắt có hình hộp Nút ấn kiểu bảo vệ chống nước được đặt trong một vỏ kín khít để tránh khỏi nước lọt vào

Nút ấn kiểu bảo vệ chống bụi, nước được đặt trong một

vỏ cacbua đúc kín khít để chống ẩm và bụi lọt vào

Nút Ấn (Switch-Push Button)

Nút nhấn kiểu chống nổ:

Được dùng trong các hầm lò, hoặc nơi có khí nổ lẫn không khí Cấu tạo của nó đặc biệt kín khít không lọt được tia lửa ra ngoài và đặc biệt vững chắc để không bị phá vỡ khi nổ

Nút Ấn (Switch-Push Button)

Nút nhấn khẩn cấp:

Nút nhấn này được dùng để dừng khẩn cấp hệ thống khi

có sự cố xảy ra Khi nút đỏ được nhấn vào thì nó sẽ được giữ lại, khi muốn mở ra thì chúng ta phải xoay theo chiều kim đồng hồ

Nút Ấn (Switch-Push Button)

Nguyên lý hoạt động:

Nút ấn có đặc tính tự hoàn nguyên, có nghĩa là khi tác động một lực lên nó thì các tiếp điểm của nút ấn thay đổi trạng thái, khi ngừng tác động thì các tiếp điểm tự trở về trạng thái cũ.

Loại nút ấn có chốt cài thì có thể sử dụng như nút ấn bình thường (tự hoàn nguyên) hoặc sử dụng ở chế độ cài.

Cầu Dao (Throw Knife Switch)

Cầu Dao (Throw Knife Switch)

Cầu dao là một loại khí cụ đóng ngắt dòng điện 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 có:

1 Lưỡi dao chính

2 Tiếp xúc tĩnh (ngàm) (hệ thống kẹp)

3 Lưỡi dao phụ

4 Lò xo bật nhanh

Cầu Dao (Throw Knife Switch)

Ký hiệu:

Cầu Dao (Throw Knife Switch)

Theo vật liệu cách điện, có các loại đế sứ, đế nhựa, đế đá

Theo điều kiện bảo vệ, có loại không có hộp, có loại có hộp chechắn (nắp nhựa, nắp gang, nắp sắt v.v)

Theo yêu cầu sử dụng, người ta chế tạo cầu dao có cầu chì bảo vệ

và loại không có cầu chì bảo vệ

Cầu Dao (Throw Knife Switch)

Điều kiện lựa chọn:

UdmCD: điện áp định mức của cầu dao

UdmLD: điện áp định mức của lưới điện

IdmCD: dòng điện định mức của cầu dao

Itt: dòng điện tính toán định mức của mạch điện phụ tải

Ngoài ra còn phải chú ý đến chủng loại như số pha, số cực, khảnăng cắt tải Icu, Ics, IN hoặc khả năng chịu ngắn mạch Icw, Icm, INmax

Cầu Dao (Throw Knife Switch)

Cầu Dao (Throw Knife Switch)

Ví dụ: yêu cầu chọn cầu dao cho hộ gia đình có công suất 4kW, điện

áp nguồn 220V, hệ số công suất chung là 0,85

Công suất tính toán của hộ gia đình:

Trong đó: Pd là công suất đặt của căn hộ

Kdt hệ số đồng thời, Kdt = 0,8

Ptt = 0,8 x 4 = 3,2 kWDòng điện tổng của căn hộ:

Dựa vào bảng số liệu, chọn loại cầu dao ký hiệu 5TE7 411 do hãng

Khí Cụ Đóng Cắt

Cầu Chì (Fuse)

Các phần tử cơ bản của cầu chì là dây chảy (để cắt mạch điện cần bảo vệ) và thiết bị dập tắt hồ quang để dập tắt hồ quang phát sinh ra sau khi dây chảy bị đứt

Cầu Chì (Fuse)

Các loại cầu chì:

Cầu chì loại vặn Cầu chì hình ống

Cầu Chì (Fuse)

Nguyên lý làm việc của 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)

Để có tác dụng bảo vệ, đường ampe-giây của cầu chì (đường 1) tại mọi thời điểm đều phải thấp hơn đường đặc tính của đối tượng được bảo vệ (đường 2)

Cầu Chì (Fuse)

Trong thực tế, khi quá tải không lớn (1.5-2Iđm) thì sự phát nóng của cầu chì diễn ra chậm và phần lớn nhiệt lượng đều tỏa ra môi trường xung quanh Do đó cầu chì không bảo vệ được quá tải nhỏ.

Trị số dòng điện mà dây chảy của cầu chì bị chảy đứt khi đạt tới nhiệt độ giới hạn được gọi là dòng điện giới hạn (Igh)

Để dây chảy của cầu chì không chảy đứt ở dòng điện làm việc định mức Iđm, cần phải đảm bảo điều kiện Igh > Iđm

Cầu Chì (Fuse)

Thông số cơ bản:

Điện áp định mức: thể hiện khả năng dập tắt hồ quang tức thì khicầu chì bị nóng chảy và nó cũng chính là điện áp lớn nhất dùng đểngăn hiện tượng phóng điện

Dòng điện định mức: là dòng điện lớn nhất đi qua cầu chì màkhông làm đứt cầu chì

Thời gian trì hoãn của cầu chì: Chính là thời gian mà dòng điệnquá định mức có thể đi qua cầu chì

Ứng suất nhiệt I2t: là nhiệt lượng phát ra trong quá trình cầu chìtác động [A2s] Thời gian tác động gồm thời gian trước hồ quang(nóng chảy) và thời gian hồ quang

Cầu Chì (Fuse)

Lựa chọn cầu chì:

Điện áp làm việc định mức

Dòng điện làm việc định mức

Nhiệt độ môi trường

Quá dòng và thời gian mà cầu chì phải cắt

Cầu Chì (Fuse)

Điều kiện lựa chọn thông thường:

Điện áp định mức của cầu chì phải bằng hoặc lớn hơn điện áp lướiđiện

Dòng điện định mức của cầu chì phải bằng hoặc lớn hơn dòngđiện tính toán chạy qua cầu chì

Dòng điện tính toán Itt tương ứng với công suất tính toán của thiết

bị tiêu thụ điện

Cầu Chì (Fuse)

Đối với phụ tải không có hiện tượng quá tải:

Chọn cầu chì để bảo vệ cho 10 bóng đèn huỳnh quang, mỗi bóng

có công suất 60W, điện áp 220V, cosφ = 0,8

Dòng điện chạy qua mỗi bóng đèn huỳnh quang:

Dòng điện phụ tải lớn nhất:

Dòng điện định mức cầu chì cần chọn:

Cầu Chì (Fuse)

Đối với cầu chì trong nhà ở:

Thiết bị điện trong nhà: đèn chiếu sáng, đèn bàn, đèn ngủ, bàn là,bếp điện, lò điện, máy sấy bằng điện Để dễ dàng trong việc chọncầu chì, chọn theo công suất của tất cả thiết bị được lắp đặt trong nhà

có điện áp 220V như sau

Công suất (W) Cầu chì được chọn

Cầu Chì (Fuse)

Bảo vệ quá tải: các thông số liên quan

IB: dòng điện làm việc của dây cáp

IZ: dòng điện lớn nhất mà dây cáp có thể tải được

IdmCC: dòng điện định mức của cầu chì

If: dòng điện quy ước nóng chảy của cầu chì

Điều kiện bảo vệ dây cáp được thỏa mãn khi

IdmCC Tiết diện cáp đồng (mm2) Thời gian quy ước (h) IZ

Cầu Chì (Fuse)

Bảo vệ động cơ điện:

Động cơ thường được bảo vệ bằng công tắc tơ

Kèm theo công tắc tơ có rơ le bảo vệ quá tải cho động cơ

Cầu chì được chọn bảo vệ ngắn mạch cho động cơ với điều kiện làcầu chì không bị đứt khi động cơ khởi động

Phối hợp đặc tính ampe giây cầu chì, rơ le, công tắc tơ để bảo vệđộng cơ

Đường đặc tính ampe giây cầu chì và rơ le phải cắt nhau tại 1điểm mà từ đó chiếu xuống trục hoành, ta có IZ Điều kiện là IZ phảilớn hơn dòng điện khởi động của động cơ và nhỏ hơn khả năng cắtcủa công tắc tơ

CB (Circuit Breaker)

CB (Circuit Breaker)

CB (Circuit Breakers): thiết bị dùng để đóng ngắt và bảo

vệ mạch điện CB sẽ tự động ngắt mạch khi có sự cố ngắn mạch gây nên quá dòng hay quá nhiệt

Cấu tạo, nguyên lý làm việc:

CB (Circuit Breaker)

Cấu tạo, nguyên lý làm việc:

CB (Circuit Breaker)

Cấu tạo, nguyên lý làm việc:

- Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 vàphần ứng 10 hút lại với nhau

- Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9kéo móc 8 bật lên, móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kếtquả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt