Khí cụ điện

• Phân loại theo nguyên lý làm việc: Khí cụ ñiện ñược chia các nhóm víi nguyên lý ñiện cơ, ñiện từ, từ ñiện, ñiện ñộng, nhiệt, có tiếp xúc và không có tiếp xúc.. - Tiếp xúc ñóng mở: là

1. Nội dung chi tiết

Chương 1: Khái niệm về khí cụ điện

Mục tiêu:

- Nhận dạng, phân loại được các loại khí cụ điện thưêng dựng trong sản xuất, trong thiết bị

- Giải thích tính năng, tác dụng của khí cụ điện trong mạch điện, thiết bị điện

Nội dung:

Khái niệm về khí cụ điện

1.0Khái niệm về khí cụ điện

1.1Phân loại khí cụ điện

1.1.2 Các yêu cầu của khí cụ điện

- Tính chọn được các loại khí cụ điện đúng cắt thụng dụng theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể

- Tháo lắp, phán đốn và sửa chữa hư háng các loại khí cụ điện đúng cắt đạt các thụng số kỹ thuật

2.5.3 Các yêu cầu máy cắt

2.5.4 Phân loại máy cắt

2.5.5 Máy cắt nhiều dầu

- Tính chọn được các loại khí cụ điện bảo vệ thụng dụng theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể

- Tháo lắp, phán đốn và sửa chữa hư háng các loại khí cụ điện bảo vệ đạt các thụng số kỹ thuật và đảm bảo an tồn

Nội dung:

3.1 Cơ cấu điện từ và nam châm điện

3.1.1 Cơ cấu điện từ

3.1.1.1 Khái niệm chung

3.1.1.2 Phân loại

3.1.2 Nam châm điện

3.1.2.1 ðại cương vế nam châm điện

3.1.2.2 Lực hút điện từ nam châm điện

3.4.2.3 Sơ đồ đấu nối

Chương 4: Khí cụ điện điều khiển

- Tính chọn được các loại khí cụ điện điều khiển thụng dụng theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể

- Tháo lắp, phán đốn và sửa chữa hư háng các loại khí cụ điện bảo vệ đạt các thụng số kỹ thuật và đảm bảo an tồn

Nội dung:

4.1 contactor

4.1.1 khái niệm

4.1.2 Phân loại

4.1.3 Cấu tạo

4.1.4 Các yêu cầu kỹ thuật

4.2 Khởi ñộng từ

4.2.1 Khái niệm

4.2.2 Các yêu cầu kỹ thuật

4.3 Rơle ñiều khiển

4.3.1 Khái niệm rơle ñiều khiển

CHƯƠNG 1

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ðIỆN

I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ðIỆN

Khí cụ ñiện (KCð) là thiết bị ñiện dùng ñể: ñóng cắt, ñiều khiển, kiểm tra, tự ñộng ñiều khiển, khống chế các ñối tượng ñiện cũng như không ñiện và bảo vệ chung trong trưêng hợp sự cố

Khí cụ ñiện có rất nhiều chủng loại víi chức năng, nguyên lý làm việc và kích cì khác nhau, ñược dùng rộng rải trong mọi lĩnh vực của cuộc sống

Trong phạm vi của môn học khí cụ ñiện này, chúng ta ñề cập ñến các vấn ñề nhý sau: cơ sở lý thuyết, nguyên lý làm việc, kết cấu và ñặc ñiểm của các loại KCð dùng trong ngành ñiện và trong công nghiệp

1.1 PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ðIỆN

• Phân loại theo công dụng:

a Nhóm KCð khống chế: dùng ñể ñóng cắt, ñiều chỉnh tốc ñộ chiều quay của các máy phát ñiện, ñộng câ ñiện (như cầu dao, áp tô mát, công tắc tơ)

b Nhóm KCð bảo vệ : làm nhiệm vụ bảo vệ các ñộng cơ, máy phát ñiện, lưíi ñiện khi có quá tải, ngắn mạch, sụt áp, …( như rơle, cầu chì, máy cắt, …)

c Nhóm KCð tự ñộng ñiều khiển từ xa: làm nhiệm vụ thu nhận phân tích và khống chế sự hoạt ñộng của các mạch ñiện như khởi ñộng từ,

d Nhóm KCð hạn chế dòng ñiện ngắn mạch (như ñiện trở phụ, cuộn kháng,…)

e Nhóm KCð làm nhiệm vụ duy trì ổn ñịnh các tham số ñiện (như ổn áp, bộ tự ñộng ñiều chỉnh ñiện áp máy phát …)

f Nhóm KCð làm nhiệm vụ ño lưêng (như máy biến dòng ñiện, biến áp ño lưêng,…)

• Phân loại theo tính chất dòng ñiện:

- Nhóm KCð dùng trong mạch ñiện một chiều

- Nhóm KCð dùng trong mạch ñiện xoay chiều

• Phân loại theo nguyên lý làm việc:

Khí cụ ñiện ñược chia các nhóm víi nguyên lý ñiện cơ, ñiện từ, từ ñiện, ñiện ñộng, nhiệt, có tiếp xúc và không có tiếp xúc

• Phân loại theo ñiều kiện làm việc

Loại làm việc vùng nhiệt ñíi khí hậu nómg ẩm, loại làm việc ở vùng ôn ñíi , có loại chống ñược khí cháy nổ, loại chịu rung ñộng …

• Phân loại theo cấp ñiện áp:

a Khí cụ ñiện hạ áp có ñiện áp dưíi 3 kV,

b.Khí cụ ñiện trung áp có ñiện áp từ 3 kV ñến 36 kV,

c Khí cụ ñiện cao áp có ñiện áp từ 36 kV ñến nhá hơn 400 kV,

d.Khí cụ ñiện siêu cao áp có ñiện áp từ 400 kV trở lên

1.1.2 CÁC YÊU CẦU KHÍ CỤ ðIỆN

a Phải ñảm bảo sử dụng ñược lâu dài ñúng tuổi thọ thiết kế khi làm việc víi các thông số kỹ thuật ở ñịnh mức

b Thiết bị ñiện phải ñảm bảo ổn ñịnh lực ñiện ñộng và ổn ñịnh ñộng khi làm việc bình thưêng, ñặc biệt khi sự cố trong giíi hạn cho phép của dòng ñiện và ñiện áp

c Vật liệu cách ñiện chịu ñược quá áp cho phép

d Thiết bị ñiện phải ñảm bảo làm việc tin cậy, chính xác an toàn, gọn nhẹ, dễ lắp ráp, dễ kiểm tra sửa chữa

e Ngoài ra còn yêu cầu phải làm việc ổn ñịnh ở ñiều kiện khí hậu môi trưêng mà khi thiết kế cho phép

1.2 TIẾP XÚC ðIỆN

1.2.1 KHÁI NIỆM VỀ TIẾP XÚC ðIỆN

Chỗ tiếp giáp giữa hai vật dẫn ñiện ñể cho dòng ñiện chạy từ vật dẫn này sang vật dẫn kia gọi

là tiếp xúc ñiện

Bề mặt chỗ tiếp giáp của các vật dẫn ñiện gọi là bề mặt tiếp xúc ñiện

1.2.2 PHÂN LOẠI TIẾP XÚC ðIỆN

1 Dựa vào mối liên kết tiếp xúc, ta chia tiếp xúc ñiện ra các dạng sau :

- Tiếp xúc cố ñịnh: là loại tiếp xúc không tháo lắp giữa 2 vật dẫn, ñược liên kết bằng bulông, ñinh vit, ñinh rivê,

- Tiếp xúc ñóng mở: là tiếp xúc mà có thể làm cho dòng ñiện chạy hoặc ngừng chạy từ vật này sang vật khác (như các tiếp ñiểm trong thiết bị ñóng cắt)

- Tiếp xúc trượt: là vật dẫn ñiện này có thể trượt trên bề mặt của vật dẫn ñiện kia (ví dụ như

chổi than trượt trên vành góp máy ñiện)

2 Dựa vào hình dạng chỗ tiếp xúc, ta chia tiếp xúc ñiện ra các dạng sau :

- Tiếp xúc ñiểm: là hai vật tiếp xúc víi nhau chỉ ở một ñiểm hoặc trên bề mặt diện tích víi ñưêng kính rất nhá (như tiếp xúc hai hình cầu víi nhau, hình cầu víi mặt phẳng, hình nón víi mặt phẳng, )

- Tiếp xúc ñưêng: là hai vật dẫn tiếp xúc víi nhau theo một ñưêng thẳng hoặc trên bề mặt rất hẹp (như tiếp xúc hình trụ víi mặt phẳng, hình trụ víi trụ, )

- Tiếp xúc mặt: là hai vật dẫn ñiện tiếp xúc víi nhau trên bề mặt rộng (ví dụ tiếp xúc mặt phẳng víi mặt phẳng, )

1.2.3 CÁC YÊU VỀ TIẾP XÚC ðIỆN

Các yêu cầu ñối víi tiếp xúc ñiện tùy thuộc ở công dụng, ñiều kiện làm việc, tuổi thọ yêu cầu của thiết bị và các yếu tố khác

Một yếu tố chủ yếu ảnh hưởng tíi ñộ tin cậy làm việc và nhiệt ñộ phát nóng của tiếp xúc ñiện là ñiện trở tiếp xúc Rtx

1.3 ðIỆN TRỞ TIẾP XÚC

1.3.1 ðẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ðIỆN

Xét khi ñặt hai vật dẫn tiếp xúc nhau, ta sẽ có diện tích bề mặt tiếp xúc : Sbk= a l

Nhưng trên thực tế diện tích bề mặt tiếp xúc thực nhá hơn nhiều a.l vì giữa hai bề mặt tiếp xúc

dù gia công thế nào thì vẫn có ñộ nhấp nhô, khi cho tiếp xúc hai vật víi nhau thì chỉ có một số ñiểm trên tiếp giáp tiếp xúc

Do ñó diện tích tiếp xúc thực nhá hơn nhiều diện tích tiếp xúc biểu kiến Sbk= a.l

Diện tích tiếp xúc còn phụ thuộc vào lực ép lên trên tiếp ñiểm và vật liệu làm tiếp ñiểm, lực ép càng lín thì diện tích tiếp xúc càng lín

Diện tích tiếp xúc thực ở một ñiểm (như mặt cầu tiếp xúc víi mặt phẳng) xác ñịnh bởi:

Trong ñó: F là lực ép vào tiếp ñiểm [kg]

δd là ứng suất chống dập nát của vật liệu làm tiếp ñiểm [kg/cm2]

Nếu tiếp xúc ở n ñiểm thì diện tích sẽ lín lên n lần so víi biểu thức (2.1)

Dòng ñiện chạy từ vật này sang vật khác chỉ qua những ñiểm tiếp xúc, như vậy dòng ñiện ở các chỗ tiếp xúc ñó sẽ bị thắt hẹp lại, dẫn tíi ñiện trở ở những chỗ này tăng lên

ðiện trở tiếp xúc của tiếp ñiểm kiểu bất kì tính theo công thức:

K: hệ số phụ thuộc vật liệu và tình trạng bề mặt tiếp ñiểm (theo bảng tra)

m: hệ số phụ thuộc số ñiểm tiếp xúc và kiểu tiếp xúc víi :

( ) 2 1

d

F S

δ

=

( ) 2 2

m tx

F

K

R =

( ) 2 3

.

π δ

ρ

d

tx

n F

R =

Do vậy râ ràng ñiện trở tiếp xúc của tiếp ñiểm ảnh hưởng ñến chất lượng của thiết bị ñiện, ñiện trở tiếp xúc lín làm cho tiếp ñiểm phát nóng

Nếu phát nóng quá mức cho phép thì tiếp ñiểm sẽ bị nóng chảy, thậm chí bị hàn dính

Trong các tiếp ñiểm thiết bị ñiện mong muốn ñiện trở tiếp xúc có giá trị càng nhá càng tốt, nhưng do thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng ñến Rtx nên không thể giảm Rtx cực nhá ñược như mong muốn

1.3.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ðIỆN TRỞ TIẾP XÚC

- Vật liệu làm tiếp ñiểm

- Lực ép tiếp ñiểm

- Hình dạng của tiếp ñiểm

- Nhiệt ñộ của tiếp ñiểm

- Tình trạng bề mặt tiếp xúc

- Mật ñộ dòng ñiện

1.4 SỰ PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ ðIỆN

1.4.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Ở trạng thái làm việc, trong các bộ pận của TBð như: mạch vòng dẫn ñiện, mạch từ, các chi tiết bằng kim loại và cách ñiện ñều có tổn hao năng lượng tác dụng và biến thành nhiệt năng

Một phần của nhiệt năng này làm tăng nhiệt ñộ của TBð, còn 1 phần khác táa ra môi trưêng xung quanh

Ở chế ñộ xác lập nhiệt, nhiệt ñộ của thiết bị không tăng lên nữa mà ñạt trị số ổn ñịnh, còn toàn

bộ nhiệt năng táa ra môi trưêng xung quanh

Nếu nhiệt ñộ của TBð tăng cao thì cách ñiện bị già hóa và ñộ bền cơ của các chi tiết bị suy giảm

Khi tăng nhiệt ñộ của vật liệu cách ñiện lên 8oC so víi nhiệt ñộ cho phép ở chế ñộ dài hạn thì tuổi thọ của cách ñiện giảm 50%

Víi vật liệu dẫn ñiện thông dụng nhất là Cu, nếu tăng nhiệt ñộ từ 100oC ñến 250oC thì ñộ bền

cơ giảm 40%, khi ñộ bền cơ của chúng giảm nên lực ñiện ñộng trong trưêng hợp ngắn mạch sẽ làm hư háng thiết bị

Do vậy ñộ tin cậy của thiết bị phụ thuộc vào nhiệt ñộ phát nóng của chúng

Trong tính toán phát nóng TBð thưêng dùng một số khái niệm như sau :

θo : nhiệt ñộ phát nóng ban ñầu, thưêng lấy bằng nhiệt ñộ môi trưêng

Trong TBð có các dạng tổn hao năng lượng chính sau :

- Tổn hao trong các chi tiết dẫn ñiện,

- Tổn hao trong các chi tiết bằng vật liệu sắt từ

- Tổn hao ñiện môi

Năng lượng tổn hao trong dây dẫn do dòng ñiện i ñi qua trong thêi gian t ñược tính theo công thức sau :

ðiện trở dây dẫn R phụ thuộc vào ñiện trở suất vật liệu, kích thưíc dây dẫn, ngoài ra còn phụ thuộc vào tần số dòng ñiện, vị trí của dây dẫn: nằm ñơn ñộc hay gần dây dẫn khác có dòng ñiện ñi qua

1.4.2.2 TỔN HAO TRONG PHẦN TỬ SẮT TỪ VÀ ðIỆN MÔI

Nếu các phần tử sắt từ nằm trong vùng từ trưêng biến thiên thì trong chúng sẽ có tổn hao do từ

trễ và dòng ñiện xoáy tạo ra

Dưíi tác dụng của ñiện trưêng biến thiên, trong vật liệu cách ñiện sẽ sinh ra tổn hao ñiện môi

1.4.3 CHẾ ðỘ LÀM VIỆC DÀI HẠN CỦA VẬT THỂ ðỒNG NHẤT

1.4.3.1 KHÁI NIỆM

Chế ñộ làm việc dài hạn là chế ñộ làm việc của thiết bị ñiện víi thêi gian dài tùy ý nhưng không ngắn hơn thêi gian ñể nhiệt ñộ phát nóng ñạt tíi giá trị ổn ñịnh

1.4.3.2 QUÁ TRÌNH PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ

Khi có dòng ñiện I chạy trong vật dẫn sẽ gây ra tổn hao một công suất P và trong thêi gian dt sẽ gây ra một nhiệt lượng:

Q = P.dt = RI2dt Nhiệt lượng hao tổn này bao gồm hai phần:

- ðốt nóng vật dẫn Q1= G.C.dτ

- Táa ra môi trưêng xung quanh Q2= S α.τ.dt

Ta có phương trình cân bằng nhiệt của quá trình phát nóng:

0 2

τ α

d C G

t GC

S t

GC

S

e e

S

τ α

T =

odS

Khi t = 0 mà τ0 = 0 thì:

1.4.3.3 QUÁ TRÌNH LÀM NGUỘI CỦA THIẾT BỊ

Khi ngắt dòng ñiện (I = 0), quá trình phát nóng chấm dứt và quá trình nguội lạnh bắt ñầu xảy ra, nghĩa là P.dt = 0, ta có phương trình nguội lạnh : I2R.dt = 0

Và : G.C dτ + S α + dt = 0

nên có:

Víi ñiều kiện khi ngắt dòng ñiện chênh lệch nhiệt bằng ñộ chênh lệch nhiệt ổn ñịnh

Giải phương trình vi phân ta ñược biểu thức thể hiện quá trình nguội lạnh:

1.4.4 CHẾ ðỘ LÀM VIỆC NGẮN HẠN CỦA VẬT THỂ ðỒNG NHẤT

1.4.4.1 KHÁI NIỆM

Chế ñộ làm việc ngắn hạn là chế ñộ làm việc của thiết bị ñiện víi thêi gian ñủ ngắn ñể nhiệt ñộ phát nóng của nó chưa ñạt tíi giá trị ổn ñịnh, sau ñó ngưng làm việc trong thêi gian ñủ lín ñể nhiệt ñộ của nó hạ xuống tíi nhiệt ñộ môi trưêng

0

T t

−

= τ

τ

Giả sử làm việc dài hạn ñưêng cong phát nóng là ñưêng

Phụ tải lúc này là Pf :

Pf= S.τf Sau thêi gian tlv (thêi gian làm việc ngắn hạn) ñộ chênh nhiệt míi ñạt tíi trị τ1 < τf, nên thiết bị ñiện làm việc non tải và chưa lợi dụng hết khả năng chịu nhiệt

Từ ñó ta thấy rằng có thể nâng phụ tải lên ñể sau thêi gian làm việc ngắn hạn tlv ñộ chênh nhiệt vừa ñạt tíi trị số cho phép τf, phụ tải lúc này là Pn:

Pn = S τmax

ðưêng cong phát nóng trưêng hợp này là ñưêng 2 ðiểm M trên ñưêng 2 tháa mãn phương

trình ñộ chênh nhiệt của quá trình phát nóng

Từ các biểu thức trên và gọi Kp=Pn/Pf là hệ số quá tải công suất ta có :

Vì công suất tỉ lệ víi bình phưong dòng ñiện nên :

KI : hệ số quá tải về dòng ñiện

1.4.5 CHẾ ðỘ LÀM VIỆC NGẮN HẠN LẶP LẠI CỦA VẬT THỂ ðỒNG NHẤT

−

= τ τ

T

t f

f

n

e P

P K

τ τ

T t p

I K

Chế ñộ làm việc ngắn hạn lặp lại là chế ñộ làm việc của thiết bị ñiện trong một thêi gian tlv mà nhiệt ñộ phát nóng chưa ñạt tíi bão hòa và sau ñó nghỉ một thêi gian tng mà nhiệt ñộ chưa giảm về nhiệt

ñộ ban ñầu rồi tiếp tục làm việc và nghỉ xen kẽ

Quá trình làm việc và nghỉ cứ lặp lại tuần hoàn như vậy theo chu kú víi thêi gian tck = tlv + tng Sau thêi gian ñủ lín, thiết bị ñạt ñược chế ñộ tựa xác lập, ở ñó trong thêi gian làm việc nhiệt ñộ ñạt tíi giá trị θmax = const và trong thêi gian nghỉ, nhiệt ñộ hạ xuống giá trị θmin = const

2

τ ττ τ τ ττ

τmaxτ ττ

τfτ ττ

τ’ max

τ ττ

τmin

Hình :Phát nóng khi ngắn hạn lặp lại

Ta giả thiết tại thêi ñiểm ban ñầu ñộ chênh nhiệt ñộ của vật dẫn là τ0 sau thêi gian làm việc tlv vật dẫn ñược ñốt nóng ñến ñộ chênh nhiệt là:

Sau thêi gian nghỉ tng vật dẫn nguội xuống nhiệt τmax ñộ:

Chu kì tiếp theo vật dẫn lại bị ñốt nóng tíi chênh nhiệt ñộ:

Sau một số chu kì nhiệt ñộ chênh lệch nhiệt ñộ ñạt ñến ñộ chênh nhiệt cực ñại τmax và ñộ chênh lệch nhiệt ñộ cực tiểu τmin không thay ñổi, ta gọi là thêi kì ổn ñịnh Tương tự như trên, ta viết:

Quá trình phát nóng :

Quá trình nguội lạnh :

T

t T

t od

lv lv

e e

−

−+

−

= 1

2 τ τ

T

t T

t od

lv lv

e e

t od

T t od

τ

Trong ñó: , víi R lă ñiện trở một chiều của vật dẫn; R’ lă ñiện trở xoay chiều của vật dẫn; S lă tiết diện vật thể

Toăn bộ nhiệt lượng do dòng ñiện ngắn mạch sinh ra dùng ñể ñốt nóng vật dẫn lín ñộ chính nhiệt ñộ lă τnm

Ta có phương trình:

dQ = C.G.dτnm = C.S.l.γ.dτnm Víi γ lă khối lượng riíng của vật dẫn C lă nhiệt dung riíng của vật dẫn

So sânh câc biểu thức ta có:

ðộ chính nhiệt ngắn mạch :

1.5 LỰC ðIỆN ðỘNG

1.5.1 KHÂI NIỆM CHUNG

- Một vật dẫn đặt trong từ trường, khi có dòng điện I chạy qua sẽ chịu tác động của một lực

- Lực này có xu hướng làm biến dạng hoặc chuyển dời vật dẫn để từ thông xuyên qua nó là lớn nhất

- Lực đó gọi là lực điện động, chiều của lực điện động được xác định theo quy tăđc bàn tay trái

- Ở trạng thái làm việc bình thường, trị số của dòng điện không lớn nên LĐĐ sinh ra không đủ lớn để có thể làm ảnh hưởng đến độ bền vững kết cấu của thiết bị

T t T t

T t T t

f

nl

lv cx

e

e Kp

I K c

c

K

nm od

nm od nm

1

0 0

+

+ +

=

τ τ

τ τ α

ρ γ τ

- Nhưng khi ở chế độ ngăđn mạch, dòng tăng lên rất lớn (có lúc tới hàng chục lần Iđm), lực điện động đạt trị số lớn nhất khi trị số tức thời của dòng điện đạt lớn nhất, và được gọi là dòng điện xung kích

- Với dòng điện xoay chiều, dòng điện xung kích được tính theo công thức như sau :

Trong đó : KXK là hệ số xung kích của dòng điện, tính đến ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ và thường lấy KXK = 1.8; Inm là trị hiệu dụng của dòng ngăđn mạch xác lập

Do vậy chúng ta phải tính toán LĐĐ tác động lên thiết bị trong trường hợp này để khi tính chọn thiết bị phải đảm bảo độ bền điện động Độ bền điện động của thiết bị là khả năng chịu được LĐĐ do dòng ngăđn mạch sinh ra

1.5.2 CÂC PHƯƠNG PHÂP TÍNH TOÂN LỰC ðIỆN ðỘNG

Việc tính toán LĐĐ thường được tiến hành theo 2 phương pháp:

- Theo định luật Bio - Xava - Laplace

- Theo phương pháp cân bằng năng lượng

1.5.2.1 TÍNH TOÂN THEO ðỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE

Xét một đoạn mạch vòng dl1(m) có dòng điện i1 (A) đi qua, được đặt trong từ trường với từ cảm B (T) như hình , thì sẽ có một lực dF (N) tác động lên dl :

Trong đó : β là góc giữa B và dl1, hướng đi của dl1 theo chiều của dòng điện i1

Lực điện động tác dụng lên đoạn mạch vòng với chiều dài l1 (m) bằng tổng các lực thành phần

Nếu mạch vòng nằm trong môi trường có độ từ thẩm cố định µ = const, như trong chân không hoặc không khí, việc xác định từ cảm B tương đối thuận tiện khi sử dụng định luật Bio - Xava - Laplace

Theo định luật này cường độ từ trường dH tại điểm M bất kỳ cách dây dẫn dl2 có dòng điện i2chạy qua một khoảng r, được xác định theo công thức

Trong đó α là góc giữa vectơ dl2 và bán kính r

Từ cảm ở điểm M sẽ là :

Thay µ0 = 4.π.10-7 (H/m) và tích phân hai vế của ta có :

Thay từ cảm B vào ta có :

Đặt = KC : Hệ số kết cấu của mạch vòng

Vậy :

Hướng của lực F được xác định theo tích vectơ của i và B Trong trường hợp đơn giản, hướng của vectơ từ cảm xác định theo quy tăđc vặn nút chai, còn hướng lực điện động theo quy tăđc bàn tay trái

Lực điện động sẽ được tính bằng phương pháp này nếu dễ dàng tính được hệ số kết cấu KC

1.5.2.2 TÍNH TOÂN THEO PHƯƠNG PHÂP CĐN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Năng lượng điện từ của một hệ mạch vòng gồm 2 dây dẫn có dòng điện đi qua được mô tả bằng phương trình

β

sin

1B dl i

0

1 1

0

sin

l l

dl B

i dF

2 2 2

4

sin

r

dl i dH

π

α

=

2 2 2

0 0

4

sin

r

dl i

dH dB

π

α µ

=

2 0

2 2 7

2

sin

r

i B

1

10

l l

r

dl dl i

l l

r

dl dl

β α

CK i i

F = 10−7.1.2.

2 1

2 2 2

2

2

1 2

1

i M i L i

L

Trong đó : L1, L2 là điện cảm của 2 mạch vòng (H)

i1,i2 là dòng điện trong 2 mạch vòng (A)

M là hỗ cảm của 2 mạch vòng (H)

Nếu chỉ có mạch vòng với điện cảm L và dòng điện i thì LĐĐ tác dụng lên mạch vòng (do dòng điện chạy trong nó sinh ra) được tính theo công thức :

Thay Li = ϕ = W.φ vào ta có :

Trong đó : ϕ là từ thông móc vòng, φ từ thông, w số vòng dây

Với hệ số hỗ cảm M, lực điện động tương tác giữa hai mạch vòng sẽ là

1.5.2.3 HƯỚNG CỦA LỰC ðIỆN ðỘNG

1.5.3 TÍNH TOÂN LỰC ðIỆN ðỘNG GIỮA 2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ðIỆN

Xét hai dây dẫn song song có đường kính rất bé so với chiều dài của chúng và có dòng điện i1, i2 , chiều dài tương ứng l1, l2 :

W F

x

iW x

W F

x

M i i x

W F

l

a l

a a

l

Kc

2

1 2

l

a l

a a

l i F

2 2

7

1

2 10

10−7 12

=

Ta có :

1.5.6 LỰC ðIỆN ðỘNG XOAY CHIỀU

1.5.6.1 TÍNH TOÂN LỰC ðIỆN ðỘNG XOAY CHIỀU 1 PHA

Ở chế độ xác lập, dòng điện chỉ có thành phần chu kỳ theo quy luật :

thì LĐĐ giữa hai dây dẫn có dạng:

trong đó là trị biên độ của LĐĐ, Im là trị biên độ của dòng điện

Ta nhận thấy rằng, LĐĐ có hai thành phần, thành phần không đổi F1 và thành phần biến đổi F2 :

Trong đó thành phần biến đổi F2 có tần số gấp đôi tần số của dòng điện Trong một chu kỳ, trị số trung bình của LĐĐ là :

Đồ thị của LĐĐ và dòng điện theo thời gian được cho ở hình

Ở chế độ quá độ, dòng điện gồm 2 thành phần : chu kỳ và không chu kỳ :

Trong đó : T=L/R : là hằng số thời gian của mạch; R, L : là điện trở, điện cảm của mạch

a

S S D D

t I

t I

) 2 cos 1 ( 2

1 sin

2 7

10 C m

t F

F F F

2 22

=

2 7 2 7 0

10 10

2

1 2

2

1

I K I

K

F dt F

T tb

I

Sau thời gian , dòng điện trong mạch đạt trị số lớn nhất, còn là trị số xung kích của dòng điện :

trong đó hệ số xung kích :

ta nhận thấy rằng, khi tần số không đổi, KXK phụ thuộc vào T; nếu T lớn (L lớn, R bé ) thì KXK lớn Thông thường khi tính toán lấy KXK = 1,8 Vì vậy với trị số dòng xung kích, LĐĐ

Quan hệ giữa dòng điện, LĐĐ theo thời gian được trình bày ở hình khi kể đến thành phần không chu kỳ của dòng điện

Từ (**) ta nhận thấy rằng, LĐĐ khi có cả thành phần không chu kỳ tăng lên 3,24 lần so với LĐĐ chỉ có thành phần chu kỳ

Sau khi thành phần không chu kỳ tăT (sau khoảng từ 4 đến 5 chu kỳ), LĐĐ chỉ còn do dòng điện chu kỳ tạo nên

1 5.6.2 TÍNH TOÂN LỰC ðIỆN ðỘNG XOAY CHIỀU 3 PHA

Xét ba dây dẫn của ba pha nằm trong cùng một mặt phẳng có các dòng điện iA, iB ,iC với IA =

IB = IC Nếu không kể đến thành phần không chu kỳ thì dòng điện ở các pha lệch một góc 2π/3 :

Lực điện động tác dụng lên từng dây dẫn được tính như sau:

FA = FAB + FAC ; FB = FBA + FBC; FC = FCA + FCB

Trong đó : Fpq = Fqp là lực giữa các dây dẫn pha q và pha p

trong đó : , với l là chiều dài của dây dẫn; a là khoảng cách giữa hai pha cạnh nhau

m XK

T m

.24,3)(

m C m

XK C

F

) 3

4 sin(

) 3

2 sin(

2 sin(

sin

2 1

π ω

4 sin(

sin 2

1 2 1

π ω

4 sin(

) 3

2 sin(

2 1

π ω

2

805 ,

2 1 2

1 ; 0,055805

2 1

870,

0 C I F

Trong đó “ D” chỉ lực đẩy và “ K” chỉ lực kéo

1.5.6.3

1.5.6.3 ðỘ BỀN ðIỆN ðỘNG CỦA THIẾT BỊ

Khi bị ngăđn mạch, LĐĐ do dòng ngăđn mạch sinh ra khá lớn, có thể gây ra hỏng hóc các thiết

bị điện Khả năng chịu LĐĐ lớn nhất của thiết bị điện chính là độ bền điện động của thiết bị điện:

FTBĐ: khả năng chịu lực (độ bền) của thiết bị điện

FLĐĐmax: là trị số lớn nhất của LĐĐ do dòng điện ngăđn, mạch sinh ra khi đi qua thiết bị điện

Vậy độ bền điện động của thiết bị điện được cho dưới dạng dòng ngăđn mạch xung kích Khi chọn thiết bị điện đóng cắt, phải kiểm tra xem dòng ngăđn mạch đi qua thiết bị đó, có bé hơn dòng xung kích cho phép hay không, nếu không đạt phải chọn thiết bị có dòng xung kích lớn hơn

LDDmã

CHƯƠNG 2

KHÍ CỤ ĐÓNG KHÍ CỤ ĐÓNG C C CắTTTT BẰNG TAY BẰNG TAY BẰNG TAY

2.1 CẦU DAOCẦU DAOCẦU DAO

KHÁI NIỆM CHUNG

KHÁI NIỆM CHUNG

Cầu dao là loại KCĐ đóng, cắt mạch điện bằng tay ở lưới điện hạ áp

Cầu dao được dùng rất phổ biến trong mạch điện dân dụng và công nghiệp ở dải công suất nhỏ với tần suất đóng cắt bé

Để dập tăT hồ quang nhanh khi ngăT cầu dao, cần phải kéo nhanh luỡi dao ra khỏi má kẹp Tốc độ kéo tay không thể nhanh được nên người ta thêm lưỡi dao phu.û

Lưỡi dao phụ 3 cùng lưỡi dao chính 1 bị kẹp trong kẹp 2 lúc đóng cầu dao Khi ngăT, lưỡi dao chính bị kéo ra trước còn lưỡi dao phụ vẫn bị kẹp ở kẹp 2

Lò xo 4 bị kéo căng tới mức độ nào đó sẽ bật nhanh, kéo lưỡi dao phụ 3 bật ra khỏi kẹp 2 Do vậy hồ quang bị kéo dài ra nhanh và bị dập tăT trong thời gian ngăđn

2.2 NÚT ẤN NÚT ẤN NÚT ẤN

2,2,

2,2,1 KHÁI NIỆM CHUNG1 KHÁI NIỆM CHUNG1 KHÁI NIỆM CHUNG

- Nút ấn (hay nút bấm, nút điều khiển) dùng để đóng - cắt mạch ở lưới điên hạ áp

- Nút ấn thường được dùng để điều khiển các rơ le, công tăđc tơ, chuyển đổi mạch tín hiệu, bảo vệ Phổ biến nhất là dùng nút ấn trong mạch điều khiển động cơ để mở máy, dừng và đảo chiều quay điện

2.2.2 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MỘT SỐ NÚT ẤNNGUYÊN LÝ CẤU TẠO MỘT SỐ NÚT ẤNNGUYÊN LÝ CẤU TẠO MỘT SỐ NÚT ẤN

- Nút ấn thường mở : khi nút bị ấn thì mạch thông, khi thôi ấn nút, lò xo đẩy nút lên và mạch bị cắt

- Nút ấn thường đóng : nó chỉ cắt mạch khi nút bị ấn

CC

CD

Hình : Kí hiệu cầu dao

a Hai cực b.Có cầu chảy c Ba cực d.Ba cực 2 ngả

2.3 CÔNG TĂCÔNG TĂCÔNG TĂCCC

KHÁI NIỆM CHUNG

KHÁI NIỆM CHUNG

- Công tăđc là khí cụ đóng cắt dòng điện bằng tay kiểu hộp, dùng để đóng ngăT mạch điện công suất bé

- Công tăđc hộp thường được dùng làm cầu dao tổng cho các máy công cụ, dùng đóng mở trực tiếp cho các động cơ điện công suất bé, hoặc dùng để đổi nối, khống chế trong các mạch điện tự động, hoặc cách nối cuộn dây stato động cơ từ (Υ) sang (∆)

1

Hình II.2.1 : Nút ấn thường mở 1.Tiếp điểm động 2.Tiếp điểm tĩnh 3.Lò xo 4.Ký hiệu

2.4 DAO CÁCH LYDAO CÁCH LYDAO CÁCH LY

2.4.1

2.4.1 KHÁI NIỆM CHUNG KHÁI NIỆM CHUNG KHÁI NIỆM CHUNG

- Dao cách ly 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

- Dao cách ly có thể đóng cắt dòng điện dung của đường dây hoặc cắt không tải của MBA

- Ở một số dao cách ly thường có dao nối đất đi kèm, khi dao cách ly mở, dao nối đất liên động, nối phần mạch cách ly để phóng điện áp dư còn tồn tại trong mạch cắt, đảm bảo an toàn

- Dao cách ly thường được thao tác bằng tay hoặc bằng điện cơ (động cơ điện) Dao cách ly được chế tạo cho tất các cấp điện áp

2.4.2

2.4.2 PHÂN LOẠI DAO CÁCH LYPHÂN LOẠI DAO CÁCH LYPHÂN LOẠI DAO CÁCH LY

Dao cách ly được phân loại:

+ Theo môi trưòng

+ Theo môi trưòng llll
pppp đặt ta có : đặt ta có : đặt ta có :

- Dao cách ly lắp đặt trong nhà

- Dao cách ly lắp đặt ngoài trời

+ Theo kết cấu ta có :

- Dao cách ly một pha

- Dao cách ly ba pha

+ Theo kiểu truyền động ta có :

+ 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

2.4

2.4.3 CHỌN DAO CÁCH LY.3 CHỌN DAO CÁCH LY.3 CHỌN DAO CÁCH LY

+ Điều kiện chọn : UñmDCL ≥≥≥≥ Uñmmạng

I ñmDCL ≥≥≥≥ Icb

+ Điều kiện kiểm tra :

+ Điều kiện kiểm tra :

Kiểm tra ổn ñịnh ñộng: I ôñññm ≥≥≥≥I xk

hay iôñññm ≥≥≥≥ ixk

Kiểm tra ổn ñịnh nhiệt:

2.4

2.4.4 CÁC YÊU CẦU CỦA DAO CÁCH LY4 CÁC YÊU CẦU CỦA DAO CÁCH LY4 CÁC YÊU CẦU CỦA DAO CÁCH LY

- 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 khăđc 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 ngăđn mạch chạy qua, khi ở vị trí cắt cần phải cố định chăđc chăđn

- 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

2.4.5 DAO CÁCH LY KIỂU QUAYDAO CÁCH LY KIỂU QUAY

Đó là loại dao cách li thông dụng có điện áp từ 72,5 đến 420kV, chủ yếu sử dụng trong các trạm biến áp nhỏ hoặc các trạm biến áp lớn ngoài trời như trạm đường dây đến hoặc dao cách li phân đoạn Cầu dao nối đất có thể được lắp ở bất kỳ phía nào

Dao cách ly kiểu khung truyền khung truyền

2.4.5

2.4.5.6 DAO CÁCH LY 1 TRỤ TIẾP ĐIỂM ĐÓNG MỞ6 DAO CÁCH LY 1 TRỤ TIẾP ĐIỂM ĐÓNG MỞ6 DAO CÁCH LY 1 TRỤ TIẾP ĐIỂM ĐÓNG MỞ

Trong các trạm cao áp và khi có nhiều thanh góp dao cách li một trụ (còn gọi là dao cách li kiểu máy vẽ thanh truyền hoặc dao cách li thẳng đứng)

Đòi hỏi diện tích mặt bằng nhỏ hơn so với các loại dao cách li khác Do vậy chúng được sử dụng rộng rãi giúp làm gọn hơn sơ đồ trạm

Vị trí đóng ngăT được thể hiện rõ ràng theo khoảng cách cách điện thẳng đứng

Dao cách ly 1 phaDao cách ly 1 pha Dao cách ly 3 pha trạng thái mởDao cách ly 3 pha trạng thái mở

2.4.6 DAO NGĂ DAO NGĂ DAO NGĂN MẠCHN MẠCHN MẠCH

KHÁI NIỆM CHUNG

KHÁI NIỆM CHUNG

Ngày nay trong các trạm biến áp người ta không dùng máy cắt cao áp mà thay thế chúng bằng dao ngăđn mạch để giảm bớt chi phí nhưng vẫn đảm bảo độ tin

Dao ngăđn mạch là khí cụ điện nhanh chóng tạo ra dòng ngăđn mạch trong mạch điện Khi có tín hiệu của rơle bảo vệ, giả sử như máy biến áp quá tải, dầu quá nóng, rơle hơi tác động, sẽ cấp tín hiệu để đóng dao ngăđn mạch, dòng ngăđn mạch lớn làm máy cắt 4 tác động, cắt mạch điện ra khỏi lưới

Cần lưu ý rằng trình tự tác động các thiết bị phải đảm bảo nghiêm ngặt : dao ngăđn mạch, máy cắt rồi mới tới dao cách ly, để tránh trường hợp DCL phải cắt dòng ngăđn mạch

Máy cắt điện cao áp (còn gọi là máy cắt cao áp) là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện có điện áp từ 1000V trở lên ở mọi chế độ vận hành: chế độ tải định mức, chế độ sự cố, trong đó chế độ đóng cắt dòng điện ngăđn mạch là chế độ nặng nề nhất

2 5

2 5 .2 2 2 CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CCCắTTTT

1 Điện áp định mức:::: là điện áp dây đặt lên thiết bị với thời gian làm việc dài hạn mà cách điện

MC không bị hỏng hóc, tính theo trị hiệu dụng

2 Dòng điện định mức:::: là trị số hiệu dụng của dòng điện chạy qua MC trong thời gian dài hạn mà MC không bị hỏng hóc

3 Dòng điện ổn định nhiệt với thời gian tương ứng: là trị số hiệu dụng của dòng điện ngăđn mạch, chạy trong thiết bị với thời gian cho trước mà nhiệt độ của vòng mạch dẫn điện không vượt quá nhiệt độ cho phép ở chế độ làm việc ngăđn mạch

4 Dòng điện ổn định điện động (cònDòng điện ổn định điện động (còn gọi là dòng xung kích): gọi là dòng xung kích): là trị số lớn nhất của dòng điện mà lực điện động do nó sinh ra không làm hỏng thiết bị

5 Công suất Công suất cccc
tttt định mức của MC ba pha (còn gọi là dung lượng định mức của MC ba pha (còn gọi là dung lượng định mức của MC ba pha (còn gọi là dung lượng cccc
tttt)))) : được tính theo công thức : Scđn = √3Uđm.Icđm

Trong đó: Uđm là điện áp định mức lưới điện, Icđm là dòng điện cắt định mức

6 Thời gian đóng: là quãng thời gian từ khi có tín hiệu “đóng” đưa vào MC đến khi MC đóng hoàn toàn Thời gian này phụ thuộc vào đặc tính của cơ cấu truyền động và hành trình của tiếp điểm động

7 Thời gian Thời gian cccc
tttt của MC của MC: là quãng thời gian từ khi có tín hiệu cắt đến khi hồ quang bị dập tăT hoàn toàn.Thời gian này phụ thuộc vào đặc tính của cơ cấu cắt (thường lò xo được tích năng trong quá trình đóng) và thời gian cháy của hồ quang

2 5

2 5 .3.3.3 CÁC YÊU CẦU CỦA MÁY CÁC YÊU CẦU CỦA MÁY CÁC YÊU CẦU CỦA MÁY CCCắTTTT

- Độ tin cậy cao cho mọi chế độ làm việc

- Quá điện áp khi cắt thấp

- Thời gian đóng và thời gian cắt nhanh

- Không gây ảnh hưởng đến môi trường

- Dễ bảo dưỡng, kiểm tra, thay thế

- Kích thước nhỏ, gọn, tuổi thọ cao

2 5

2 5 .4.4.4 PHÂN LOẠI MÁY PHÂN LOẠI MÁY PHÂN LOẠI MÁY CCCắTTTT

Máy cắt phân loûi dựa theo: môi trường dập hồ quang, theo môi trường làm việc, theo kết cấu 1

1 Phân loại theo môPhân loại theo môPhân loại theo môi trường dập hồ quangi trường dập hồ quangi trường dập hồ quang ::::

- Máy cắt dầu ( nhiều dầu, ít dầu)

- Máy cắt khí nén

- Máy cắt chân không

- Máy cắt tự sinh khí

- Máy cắt khí SF6

2 Phân loại theo môi trường làm việcPhân loại theo môi trường làm việcPhân loại theo môi trường làm việc ::::

- Máy cắt lắp đặt trong nhà

- Máy cắt lắp đặt ngoài trời

3

3 Phân loại theo kết cấuPhân loại theo kết cấuPhân loại theo kết cấu ::::

- Máy cắt hợp bộ (thường được ghép tổ hợp với các thiết bị khác như DCL, các thiết bị điều khiển, đo lường, bảo vệ hay còn gọi là trạm đóng cắt hợp bộ)

- Máy cắt rời

KHÍ

KHÍ CUCUCỤÛÛÛ ĐIÊĐIÊĐIỆÛÛÛN CAO AN CAO AN CAO ÁÏÏÏPP

MAMÁÏÏÏY CY CY CĂĂẮT ĐIÊÕT ĐIÊÕT ĐIỆÛÛÛN CAO AN CAO AN CAO ÁÏÏÏPP

2 5.5

2 5.5 .2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Quá trình đóng cắt được thực hiện như sau : Mômen quay từ cấu đóng (có thể bằng tay, bằng động cơ hay bằng nam châm điện) quay trục truyền động 6, quay cơ cấu đòn khớp nâng tiếp điểm động lên tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh, đồng thời tích năng cho lò xo cắt 5

1 : Vỏ thùng

2 : Cơ cấu hâm dầu

3 : Cách điện vỏ thùng

4 : Tiếp điểm động

5 : Thanh truyền động

6 : Buồng dập hồ quang

7 : Ống dẫn hướng

8 : Sứ xuyên

9 : Máy biến dòng

1 : Thùng chứa dầu

8 : Tiếp điểm động

9 : Lớp lót cách điện

Khi có tín hiệu cắt (bằng tay hay tự động), chốt giữ lò xo 5 nhả, năng lượng tích ở lò xo được giải phóng, đẩy hệ thống tiếp điểm động xuống dưới, hồ quang điện trong dầu và bị dập tăT

2 5 6

2 5 6 MÁY MÁY MÁY CCCắTTTT ÍT DẦU ÍT DẦU ÍT DẦU

2 5 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG1 KHÁI NIỆM CHUNG

- M¸y c¾t nµy lµ ®íi sau cña MC dÌu, víi môc ®Ých gi¶m kÝch th−íc vµ trông l−îng, c¸ch ®iÖn dÌu ®−îc thay thĐ b»ng c¸ch ®iÖn r¾n

- DÌu chØ lµm viÖc dỊp hơ quang nªn sỉ l−îng Ýt, lo¹i nµy gôn, nhÑ, nhÍt thiT ph¶i cê buơng dỊp thưi ngang

- Th©n m¸y kiÓu treo g¾n trªn sø c¸ch ®iÖn c¶ ba pha trªn cïng mĩt khung dì, mìi pha (cùc) cê mĩt chì c¾t víi buơng dỊp t¾t hơ quang riªng

- Cê lo¹i cê thªm dÌu tiĐp xóc lµm viÖc ị ngoµi dïng cho m¸y cê dßng ®Þnh møc lín

- Víi m¸y ng¾t Ýt dÌu tđ 35kV tíi 110kV cê mĩt chì c¾t trªn mĩt pha, m¸y ng¾t ®iÖn ¸p cao h¬n

2 5.7 MÁY MÁY MÁY CCCắTTTT KHÍ NÉN KHÍ NÉN KHÍ NÉN

2 5.7.1 KHÁI NIỆM CHUNG.1 KHÁI NIỆM CHUNG

1 Tiếp ñiểm ñộng

2 Buồng dập hồ quang

3 Tiếp ñiểm cố ñịnh

- Không khí khô, sạch được nén với áp suất cao (từ 20 đến 40 at) dùng để thổi hồ quang và để thao tác máy cắt, vì vậy máy cắt loại này được gọi là máy cắt không khí nén hay máy cắt không khí

- Cách điện và buồng dập hồ quang ở đây là cách điện răđn hoặc sứ

- Buồng dập hồ quang có 2 loại: thổi ngang và thổi dọc

- Ưu điểm chính của MC khí nén là khả năng cắt lớn, có thể đạt đến dòng cắt 100 kA, thời gian cắt bé nên tiếp có tuổi thọ cao

- Nhược điểm chính của loại máy cắt này là hiết bị khí nén đi kèm Vì vậy chỉ nên dùng cho những trạm có số lượng MC lớn

- Đến nay thì các loại MC đã được thay thế dần bằng MC khí SF6 và MC chân không

3.2 CẤU TẠO

1: Tủ điều khiển

2 : Sứ đỡ

3 : Bình cắt

4 : Sứ xuyên

5 : Tụ phân áp

1 : Bình chứa KK nén1 : Bình chứa KK nén1 : Bình chứa KK nén

2 : Sứ cách điện2 : Sứ cách điện2 : Sứ cách điện Ống dẫnỐng dẫnỐng dẫn

3 :Bình chứa cho DCL3 :Bình chứa cho DCL3 :Bình chứa cho DCL

4 :Bình cắt của MC4 :Bình cắt của MC4 :Bình cắt của MC

5 :Điện trở hạn chế I5 :Điện trở hạn chế I5 :Điện trở hạn chế I

6 :Van xả khí 6 :Van xả khí 6 :Van xả khí

7 :Dao cách ly7 :Dao cách ly7 :Dao cách ly

8 :Tụ điện8 :Tụ điện8 :Tụ điện

9 :Van xả9 :Van xả9 :Van xả

1

2 5.8 MÁY MÁY MÁY CCCắTTTT KHÍ SF KHÍ SF6 6

2 5.8

2 5.8 1 KHÁI NIỆM CHUNG.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Để tăng hiệu ứng dập hồ quang trong môi trường khí và giảm kích thước cách điện, người ta thường sử dụng khí SF6

2 5.8

2 5.8 2 ĐẶC ĐIỂM KHÍ SF6666

Ở áp suất bình thường, độ bền điện của khí SF6 gấp 2.5 lần so với không khí, còn khi áp suất 2 at độ bền điện của khí này tương đương với dầu BA

- Hệ số dẫn nhiệt của SF6 cao gấp 4 lần không khí, vì vậy có thể tăng mật độ dòng điện trong mạch vòng dẫn điện, giảm khối lượng đồng

- Khả năng dập hồ quang của buồng dập kiểu thổi dọc khí SF6 lớn gấp 5 lần so với không khí,

vì vậy giảm được thời gian cháy của hồ quang, tăng khả năng cắt, tăng tuổi thọ tiếp điểm

- SF6 là loại khí trơ, không phản ứng với oxy, hydro, ít bị phân tích thành các khí thành phần

2 5.9

2 5.9 MÁY MÁY MÁY CCCắTTTT TỰ SINH KHÍ TỰ SINH KHÍ

2 5.9.1 KHÁI NIỆM CHUNG.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Ở máy cắt tự sinh khí, hồ quang được dập tăT bằng hổn hợp khí do vật liệu răđn của buồng dập hồ quang sinh ra dưới tác động của nhiệt độ cao

2 5.9.2 CẤU TẠO2 CẤU TẠO

5.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY

5.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY CCC
TTTT

- MC lă TBð dùng ñể ñóng cắt mạch ñiện ở mọi chế ñộ vận hănh, không tải, tải ñịnh mức, sự cố,

- Bộ phận chủ yếu trong MC lă cđ cấu truyền ñộng, hệ thống tiếp ñiểm, buồng dập hồ quang,

- Trước khi đóng, năng lượng được tích trữ trong bộ truyền động với một trị số đủ lớn Khi có tín hiệu “đóng “ đưa vào bộ truyền động, năng lượng tích luỹ trong bộ truyền động được giải phóng, nhanh chóng đóng các tiếp điểm của máy cắt

- Đồng thời với quá trình “đóng”, cơ cấu “cắt” của bộ truyền động được nạp năng lượng, chuẩn bị cho quá trình “cắt”

- Thao tác “cắt” của máy cắt được thực hiện bằng cách giải phóng năng lượng trong cơ cấu bộ cắt qua việc nhả chốt hãm “cắt” Chốt hãm này có thể nhả bằng tay qua nút ấn hoặc cần gạt (cắt bằng tay), có thể nhả bằng nam châm điện

+ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THAO TÁC CỦA MÁY

+ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THAO TÁC CỦA MÁY CCC
TTTT

+ NGUYÊN LÝ THAO TÁC CỦA MÁY

+ NGUYÊN LÝ THAO TÁC CỦA MÁY CCC
TTTT

- Khi ñóng công tâc ñóng (CTð) cuộn dđy ñóng (ð) có ñiện, ñóng tiếp ñiểm mây cắt (MC), ñồng thíi tiếp ñiểm thưíng kín của mây cắt sẽ cắt ñiện cuộn dđy (D)

- Mây cắt có 2 cuộn cắt (C1) vă (C2).Cuộn (C1) ñược cấp nguồn từ BI, dùng ñể cắt nhanh khi có ngắn mạch Cuộn (C2) dùng ñể cắt khi vận hănh (bằng công tắc CTC) vă cắt khi có sự cố qua câc rơle bảo vệ R1, R2, R3 …

- Nút ấn phục hồi dùng ñể cắt ñiện rơle trung gian (R) sau khi giải trừ sự cố

2.6

2.6 APTOMATAPTOMATAPTOMAT

2.6.1

2.6.1 KHÁI NIỆM CHUNG KHÁI NIỆM CHUNG KHÁI NIỆM CHUNG

Âptômât lă TBð tự ñộng cắt mạch ñiện khi có sự cố, dùng ñể bảo vệ cho mạch ñiện khi có sự cố quâ tải, ngắn mạch, sụt âp, truyền công suất ngược

Ngoăi ra còn còn dùng ñể ñóng mở cho mạch ñiện không thưíng xuyín ñóng mở

+ Phân theo thời gian tác Phân theo thời gian tác Phân theo thời gian tác độngđộngđộng

- Tác động không tức thời

- Tác động tức thời

- Áptômát bảo vệ công suất điện ngược

- Áptômát vạn năng (chế tạo cho mạch có dòng điện lớn các thông số bảo vệ có thể chỉnh định được) loại này không có vỏ và lắp đặt trong các trạm biến áp lớn

- Áptômát định hình: bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt, bảo vệ quá điện áp bằng rơle điện từ, đặt trong vỏ nhựa

2.6.3

2.6.3 CÁCH CHỌN LỰA APTOMAT CÁCH CHỌN LỰA APTOMAT CÁCH CHỌN LỰA APTOMAT

Việc lựa chọn áptômát, chủ yếu dựa vào: Dòng điện tính toán đi trong mạch; Dòng điện quá tải; Tính thao tác có chọn lọc

Ngoài ra lựa chọn áptômát còn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải và áptômát không được phép cắt khi có quá tải ngăđn hạn (thường xảy ra trong điều kiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động, dòng điện đỉnh trong phụ tải công nghệ)

Yêu cầu chung là dòng điện định mức của móc bảo vệ Iaptô không được bé hơn dòng điện tính toán (Itt) của mạch : Iaptô >= Itt

Tùy theo đặc tính và điều kiện làm việc cụ thể của phụ tải, người ta hướng dẫn lựa chọn dòng điện định mức của móc bảo vệ bằng 125%, 150% hay lớn hơn nữa so với dòng điện tính toán của mạch

Sau cùng ta chọn áptômát theo các số liệu kĩ thuật đã cho của nhà chế tạo

2.6.4

2.6.4 CẤU TẠO CỦA APTOMAT CẤU TẠO CỦA APTOMAT CẤU TẠO CỦA APTOMAT

* Hệ thống tiếp điểm :

* Hệ thống tiếp điểm :

Gồm các tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh

Yêu cầu các tiếp điểm này ở trạng thái đóng, điện trở tiếp xúc phải nhỏ để giảm tổn hao do tiếp xúc

Khi ngăT dòng điện rất lớn, các tiếp điểm phả có đủ độ bền nhiệt, độ bền điện động để không

bi hư hỏng do dòng điện ngăT gây nên

* Cơ cấu truyền động đóng

* Cơ cấu truyền động đóng cccc
tttt aptomat aptomat:

Cơ cấu truyền động đóng cắt của aptomat gồm có cơ cấu đóng cắt và khâu truyền động trung gian

Cơ cấu đóng cắt aptomat thường có 2 dạng : bằng tay à bằng cơ điện

Cơ cấu truyền động trung gian phổ biến nhất trong aptomat là cơ cấu tự do trượt khớp

2.6.5

2.6.5 MỘT SỐ APTOMAT MỘT SỐ APTOMAT MỘT SỐ APTOMAT

- Aptomat dòng điện cực đại

- Aptmat dòng điện cực tiểu

- Aptomat điện áp thấp

Hình : Nguyên lý làm việc áptômát dòng điện cực đại

flx

fđt

2222.6.5.2.6.5.2.6.5.2 APTOMAT DÒNG CỰC TIỂU APTOMAT DÒNG CỰC TIỂU APTOMAT DÒNG CỰC TIỂU